王伶俐 邵德盛 施發(fā)奇

（中國昆明650041云南省地震局）

0 引言

地震是地殼巖層在區(qū)域應力場作用下，當巖層所受的累積應變能達到一定程度，巖層發(fā)生破裂和錯動而產生的（趙小茂等，2005）。云南處在歐亞、太平洋和印度3大地質板塊碰撞匯聚地帶，青藏高原東南邊緣，位居中國—東南亞次級板塊中西部，跨揚子、華南、印支及滇緬泰4個亞板塊（申重陽等，2002），其地殼變動劇烈，新構造活動強烈，活動斷裂發(fā)育，是我國活動地震構造區(qū)之一和重點監(jiān)視強震活動區(qū)。地震與區(qū)域構造應力的作用密切相關，研究云南區(qū)域構造運動變形特征及區(qū)域應力狀態(tài)，對認識構造變形和了解地殼構造的動力作用過程，捕捉與認識孕震信息，以及活躍期內的強震預測具有重要意義。

利用GPS 監(jiān)視現(xiàn)今地殼運動，特別是利用GPS觀測數(shù)據(jù)計算地應變率，在大陸動力學研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。至今對比研究已取得許多重要成果。李延興等（2001，2004）綜合考慮塊體旋轉和塊體內部變形，提出剛體旋轉和塊體應變模型，并分析了中國大陸及周邊地區(qū)的水平應變場特征。黃立人等（2003）利用剛體運動+塊體均勻應變+局部變形的模型描述了中國大陸的活動和變形。顧國華等（2001）利用1998年和2000年的GPS數(shù)據(jù)分析了中國大陸地殼水平運動基本特征。呂江寧等（2003）利用1998—2001年的GPS資料，采用剛體模型和GPS速度剖面方法，得到在東部相對穩(wěn)定的華南地塊的阻擋下，川滇塊體東移時沿鮮水河—小江斷裂帶由東轉向南運動，從而引起川滇塊體內部各次級塊體的順時針轉動的結論。喬學軍等（2004）根據(jù)1998—2002年的GPS資料，采用剛體模型，揭示了川滇地區(qū)的地殼運動速度具有北強南弱、西強東弱、以菱形塊體為主順時針旋轉的特征。

上述研究成果主要以大尺度為主，采用的基礎研究多基于2007年以前的GPS數(shù)據(jù)。從研究區(qū)域來看，前人的研究對象大多是針對川滇菱形塊體，而且研究結果主要集中在一級活動地塊及邊界帶活動和變形特征描述。對云南地區(qū)的活動塊體特別是次級塊體的劃分以及形變特征研究尚不充分。近幾年由于“中國大陸構造環(huán)境監(jiān)測網絡”項目的實施，使得該區(qū)擁有了點位分布比較密集且均勻的水平形變監(jiān)測網，并陸續(xù)開展了監(jiān)測工作。2013年10月，最新一期的陸態(tài)網絡區(qū)域網聯(lián)測工作完成。本文對2009—2013年3期GPS復測資料進行數(shù)據(jù)處理，建立云南地區(qū)現(xiàn)今地殼水平運動速度場。綜合云南地區(qū)現(xiàn)今水平運動的分區(qū)論述，進行合理塊體劃分，以GPS速度場為約束，建立塊體的整體旋轉與均勻應變模型（REHSM），求解各活動塊體的運動以及應變參數(shù)，以求揭示云南地區(qū)現(xiàn)今地殼水平運動與變形特征。

1 GPS觀測與數(shù)據(jù)處理

“十一五”期間，由中國地震局牽頭的國家重大科學工程項目“中國大陸構造環(huán)境監(jiān)測網絡工程”啟動，在全國范圍內進行高密度、大范圍的GNSS觀測。該項目在云南省內共建成27個基準站和176個區(qū)域站，覆蓋云南大部地區(qū)跨越了瀾滄江、紅河和小江等主要活動斷裂帶。目前，具有復測資料3期，資料采集時間分別為2009年3—10月、2011年4—10月、2013年4—10月、每期每個測點的觀測時間長度均不少于90小時。筆者采用美國麻省理工學院（MIT） 的GAMIT/GLOBK軟件對觀測數(shù)據(jù)進行處理，軟件版本10.5。解算過程可分為GAMIT預處理和GLOBK后處理。

GAMIT數(shù)據(jù)預處理時，通過IGS的全球跟蹤站作“橋梁”，將區(qū)域站點以很高的約束強度納入全球GPS網絡，從而獲得全球統(tǒng)一參考框架中的坐標。數(shù)據(jù)處理選取中國及周邊部分IGS跟蹤站（HYDE、BJFS、IRKT、PIMO、GUAO、TSKB、USUD、KUNM、IISC、WUHN、TWTF、LHAZ、URUM、SHAO、KIT3）與云南省內的測站聯(lián)合解算，其中的IGS站強約束（水平方向0.005—0.020 m、垂直方向0.020—0.050 m）于IERS （International Earth Rotation Service）公布值?；鶞庶c松弛約束（水平方向1 m、垂直方向1 m）于其先驗值。通過GAMIT預處理獲取每個測站的單日松弛解。

利用GLOBK將GAMIT處理得到的單日松弛解和SOPAC （ Scripps Orbital and Permanent Array Center）給出的全球IGS站的單日松弛解合并，并對全部單日解進行整網平差，獲得測站相對于ITRF2008框架下的坐標和速率結果。

為了解GPS 測得的地殼運動結果的可靠性，必須給出必要的精度分析或統(tǒng)計檢驗。解算結果的精度通常采用基線的重復性來衡量（王敏等，2005）?；€重復性的計算公式如下式中： Ci為各時段解基線的各分量，為相應分量的協(xié)方差，c 為相應基線分量的加權平均值，R為相應的重復性。

為了得到固定誤差和比例誤差，利用基線重復性結果，采用一元線性回歸的最小二乘法，對各分量的固定誤差和比例誤差進行線性擬合，得到2009年、2011年、2013年基線向量重復性在水平方向上優(yōu)于2.5 mm±3.18×10-9，垂直方向優(yōu)于6 mm±3.73×10-8，達到地殼運動監(jiān)測需求。

為了更好反映研究區(qū)域內部的構造變形，結合實際，在ITRF2008框架基礎上，利用歐亞板塊穩(wěn)定部分作為測站速度計算的參考框架，得到云南地區(qū)相對于穩(wěn)定歐亞板塊的GPS水平速度場（圖1）。具體操作是，選取KOSG、ONSA等10個分布在歐亞板塊上較為穩(wěn)定的IGS站，構建穩(wěn)定歐亞板塊，經過相對歐亞板塊的最佳歐拉旋轉后，水平速度殘差均小于1.5 mm/a。

圖1 云南地區(qū)相對歐亞板塊的GPS水平速度場（2009—2013年）Fig.1 GPS-derived horizontal velocity fi led relative to Eurasia plate inYunnan area （from 2009 to 2013）

2 云南地區(qū)現(xiàn)今水平運動分區(qū)與運動—應變模型

塊體運動是中國大陸新構造和現(xiàn)代構造變形的主要表現(xiàn)形式。為了更好地研究云南地區(qū)地殼運動變形特點，需要進行地質塊體的劃分。從大地構造及GPS等角度，可以通過2種方法劃分川滇地區(qū)活動塊體（駱佳驥等，2012）：①劃分為4個一級塊體，包括巴顏喀拉塊體、川滇菱形塊體、滇東塊體和滇西南塊體（杜方等，2005）；②劃分為5個一級塊體，其中巴顏喀拉塊體、川滇菱形塊體和滇東塊體的劃分與前一種基本一致，不同的是，將滇西南地區(qū)劃分為兩個一級塊體，并且有2種不同劃分方案：以怒江—瀾滄江斷裂為界劃分為印支塊體和騰沖—保山塊體（闞榮舉等，1992；宋芳敏等，1998；蘇有錦等，2001）；以騰沖—瀾滄斷裂帶為界劃分為保山—普洱塊體和密支那—西盟塊體（向宏發(fā)等，1986；徐錫偉等，2003）。參照闞榮舉等（1992）的觀點，將云南地區(qū)劃分為滇中、滇東、印支以滇緬泰4塊，并綜合云南地區(qū)現(xiàn)今水平運動的分區(qū)論述，在上述一級塊體劃分的基礎上將云南劃分騰沖塊體、保山塊體、蘭坪—思茅弧后盆地、鹽源—麗江陸緣坳陷、滇中坳陷、康滇古隆起、滇東坳褶帶等7個二級構造單元（皇甫崗等，2010）。

應變率是地殼形變、地球動力學和地震危險性分析的重要基礎，當前應變率計算方法較多，根據(jù)采用的數(shù)據(jù)和解算的方法不同，結果也存在一定差別，但對中國大陸現(xiàn)今形變場的總體把握是一致的。本文采用李延興等（2001，2004）塊體整體旋轉與均勻應變模型（REHSM）。REHSM模型（李延興等，2001）認為塊體包括剛性旋轉和塊體內部變形，且內部變形是均勻的，觀測點的運動速度為由塊體的剛性旋轉引起的速度與均勻變形引起的速度之和。具體公式為

其中，υE和 υN分別表示測站的東方向和北方向速率；λ和φ分別表示測站的經度和緯度；r為地球半徑； λ0和φ0分別表示塊體幾何中心的緯度和經度；ωx、ωy和ωz分別代表塊體歐拉運動矢量的三分量，εE、εN和εEN分別代表塊體東方向和北方向的正應變率以及剪應變率。將塊體歐拉運動矢量以式（4）予以表示，其中，λ和δ分別為歐拉極的經度和緯度；Ω為角速率。

通常，為了清楚方便地了解塊體內部應變情況，需進一步計算應變率的最大主壓應變率及其方位角等參數(shù)，計算公式見式（5），其中，ε1和ε2分別為最大主壓應變率和最大主張應變率；A為最大主壓應變率的方位角；γmax為最大剪應變率；Δ為面應變率。

以計算得到的云南區(qū)域測站基于歐亞框架的GPS速度場為約束，采用REHSM模型計算各活動塊體的運動參數(shù)和應變參數(shù)，為了研究地塊的整體活動性，計算過程中假設地塊為剛性塊體，以地塊內測站的重心速度代表地塊的整體運動速度，但由于地塊構造活動并非均一，為了盡可能反映地塊的整體運動趨勢，在實際計算中舍棄了位于地塊內部斷層附近GPS站點。具體作法如下。

（1）選取 F357、H088、H089、H101、H119、H125等 27個測站代表滇東地塊，選取H162、H163、H178、H193、207、H206、等 20個測站代表保山地塊，選取 H129、H130、H113、H114、H116等 15個測站代表滇中坳陷，選取 H194、H197、H200、H212、H213、H217等10個測站代表騰沖塊體，選取H152、H153、H158、H176、H177、H191、H196等33個測站代表印支板塊，選取H106、H107、H117、H123、H124、H188等24個測站代表鹽源—麗江陸緣坳陷，選取F358、F361、H154、H164、H165、H170等12個測站代表華南塊體。

（2）根據(jù)（1）中塊體劃分情況，以GPS速度場為約束，根據(jù)式（3），將REHSM模型轉換為間接平差函數(shù)模型，按最小二乘原理，用求自由極值的方法解出參數(shù)的最或然值，進而求得各觀測值的平差值。計算得到各活動塊體的運動參數(shù)和應變參數(shù)見表1。

表1 活動塊體模型參數(shù)計算結果Table 1 Block model parameter calculation results

（3）依據(jù)公式（4）、（5），計算得到各個塊體歐拉極的經度Λ、緯度Φ、角速率Ω等運動以及最大主應變率γmax及其方位角A等參數(shù)，采用地塊重心E、N方向的速度矢量，代表整個地塊相對于穩(wěn)定歐亞板塊的運動速率υ和方位角α，結果見表2。

表2 云南地區(qū)活動塊體運動速率和應變率結果Table 2 Movement and strain rate results of active blocks in Yunnan region

3 主要塊體活動分析

塊體模型結果顯示：云南地區(qū)華南地塊，滇東塊體的主要受SE向壓應力場控制，到滇中地塊轉為SE—SSE方向，滇西北地區(qū)應力場方向為SSE方向，滇西南的印支地塊為NNW向，滇西南的騰沖—保山地塊主要受NE—NNE向應力場控制。云南地區(qū)各次級塊體在歐亞框架下的運動方向逐漸由SSE向SSW變化，有順時針旋轉的特征，運動幅度由西向東、由北向南逐漸減弱，菱形塊體外各個塊體運動速度大幅衰減。這種運動形式正是印度板塊與歐亞板塊碰撞、印度板塊北移引起的板塊邊緣或內部局部變形和塊體向東逃逸受阻引起的應變響應。正是這種區(qū)域構造應力的作用控制了云南及其鄰區(qū)的主要斷層活動及強震活動。

3.1 滇東塊體

滇東塊體位于華南應力區(qū)，運動速度為6.22 mm/a，運動方向與華南地塊相近，為E37.53°S；主壓應變率為-20.67×10-9/a，其方向近似為W38.02°N；主張應變率為13.48×10-9/a。與謝富仁等（2004）推測得到的NWW主壓應力優(yōu)勢方位結果一致。

3.2 滇中地區(qū)

滇中地區(qū)指“川滇菱形塊體”的南部地區(qū)，在地質上為一個相對獨立的地質單元。從當前運動狀態(tài)來看，該區(qū)域運動有明顯的分群現(xiàn)象。筆者將川滇交界部分點位計算得到應變參數(shù)顯示，該區(qū)整體優(yōu)勢運動為10.78 mm/a，方向為E51.44°S。主壓應變率為-32.71×10-9/a，應力方向為E38.20°S，最大剪切應變率為25.25×10-9/a，與程萬正等（2003）由大量震源機制解的P軸優(yōu)勢分布推測的北北西壓應力場方向一致。該單元相對于滇東地塊的運動矢量為4.97 mm/a，方向S21.1°E，反映出安寧河—則木河的左旋走滑特征。

康滇古隆起繼續(xù)保持著“川滇菱形塊體”現(xiàn)代運動所固有的運動模式。該單元現(xiàn)今優(yōu)勢運動為8.30 mm/a，S18.44°E。主壓應變率為-31.40×10-9/a，應力方向為NE138.29°，最大剪切應變率為35.37×10-9/a。該單元相對于滇東地塊的運動矢量為4.69 mm/a，方向S29.5°W，發(fā)映出小江斷裂帶的左旋走滑兼擠壓運動特征。

滇中坳陷單元的運動是以北東向的拉張性變形為主，主張應變率為31.68×10-9/a，主壓應變率不顯著，與滇中地區(qū)主壓應力方向相近。此外，面應變較顯著，達27.82×10-9/a，是云南各個塊體中面應變顯著區(qū)域。該單元的優(yōu)勢運動為9.74 mm/a，方向NE164.86°。相對于康滇古隆起地塊現(xiàn)今運動結果來看，兩者之間幾乎沒有差異運動。兩個次級構造單元內分布多條具有一定規(guī)模的南北向斷裂構造。從兩者的運動矢量可見，這些斷裂基本沒有明顯的活動。

圖2 云南地區(qū)活動塊體運動速率及主應變率（2009—2013 年 ）Fig.2 Horizontal velocity and principal strain rate chart of active blocks in Yunnan region （from 2009 to 2013）

3.3 滇西北地區(qū)

位于揚子板塊西端的鹽源—麗江陸緣坳陷單元優(yōu)勢運動為10.16 mm/a，運動方向NE163.84°。主壓應變率為-15.88×10-9/a，方向S16.57°E，主張應變率為22.94×10-9/a。結果與謝富仁等（1993）描述的滇西北中甸、麗江、大理一帶主要受SE、SSE向應力場控制的結論一致。

3.4 滇西南地區(qū)

滇西南地區(qū)的構造應力場比較復雜，同時受不同應力分區(qū)的影響，應力場特征很難給出一致結論。不同應力分區(qū)結果對滇西南地區(qū)的應力場特征描述也有所不同。

印支塊體屬于印支板塊（宋方敏等，1998；胡家富等，2003，2005；喬學軍等，2004），位于紅河斷裂帶與瀾滄江斷裂帶之間，闞榮舉和韓源（1992）稱其為蘭坪—思茅盆地。從應變參數(shù)計算結果看，印支塊體以東西向拉張性變形為主，主張應變率為20.36×10-9/a，主壓應變率為-4.80×10-9/a，說明拉張應力場控制該區(qū)域。錢曉東等（2011）求解震源機制解發(fā)現(xiàn)，P軸水平分量既有較大的也有較小的，但T軸小分量較少，表明該區(qū)以拉張應力場為主。計算結果顯示，該區(qū)主壓應力方向為S12.78°E，與闞榮舉等（1977）和王紹晉等（2005）主壓應力優(yōu)勢方位為南南東—南東的結論一致。

塊體內構造復雜，既有南北向的斷裂帶，又有北東向的活動斷裂，雖然整個地塊的運動速度為8.12 mm/a，優(yōu)勢運動方向為近SN向，但塊體上GPS點位的運動方向離散性很大，有待進一步研究。從現(xiàn)今地殼運動與變形看，該地塊的活動比較強烈。速度場結果顯示：各點水平運動方向變化有序，靠近紅河斷裂帶點的優(yōu)勢運動方向大多數(shù)為SSE向，基本上平行于紅河斷裂，隨著點的距離增加，逐步變?yōu)镾N向；紅河斷裂北段被多條NNW向斷裂切割，表現(xiàn)出與其他部位明顯的差異運動，站點的優(yōu)勢運動方向大多為SSW向。此外，從平行于紅河斷裂的運動看，若不事先給出紅河斷裂帶的位置，很難確定該斷裂位置。因為從速度場圖上看不到斷裂兩側有較明顯的差異運動。該塊體相對于滇中坳陷單元的差異運動矢量為1.73 mm/a，方向為N33.7°W，體現(xiàn)了紅河斷裂的右旋走滑特征，相比小江斷裂而言，其“邊界”作用并不明顯。

騰沖—保山塊體是騰沖塊體和保山塊體的聯(lián)合體，屬于滇緬泰板塊，胡家富等（胡家富等，2003，2005）稱其為滇緬泰塊體。印支塊體與騰沖—保山塊體的分界是怒江—瀾滄江斷裂（蘇有錦，秦嘉政，2001）。又以怒江斷裂以及龍陵—瑞麗斷裂帶為界，劃分為保山和騰沖兩個次級單元。從速度場的結果清楚可見：靠近瀾滄江斷裂帶點的活動性強，隨著點的距離增加，逐步減弱，優(yōu)勢運動方向大多數(shù)從SN轉至SSW向。

保山地塊的優(yōu)勢運動為6.74 mm/a，方向S16.53°W，主壓應變率為-17.97×10-9/a，應力方向為S19.81°W，主張壓應變率為29.69×10-9/a，最大剪切應變率為23.83×10-9/a。與闞榮舉等（1977）和王紹晉等（2005）所獲得的NNE—NE主壓應力方向一致。該地塊相對于印支的運動差異為2.67 mm/a，方向W28.2°N，體現(xiàn)了瀾滄江斷裂的右旋走滑特征。

騰沖地塊的優(yōu)勢運動為4.82 mm/a，方向S32.6°W，主壓應變率為-12.28×10-9/a，應力方向為近SN向。該地塊相對于保山塊體之間的差異運動體現(xiàn)了龍陵—瑞麗斷裂的右旋走滑及拉張?zhí)卣?；由于騰沖地塊上GPS點位較少，且點位分布不均，主要斷層的活動特征還有待研究。

4 結論

本文利用GAMIT/GLOBK軟件對陸態(tài)網絡區(qū)域網最近3期聯(lián)測數(shù)據(jù)進行處理，得到云南區(qū)域以及川滇交界部分相對于穩(wěn)定歐亞框架的速度場；將云南地區(qū)劃分為4個一級地塊并7個次級構造單元，以GPS速度場為約束，建立各個塊體的運動—應變模型。結果表明：云南各活動塊體由東至西運動方向逐漸由SSE—SN—SSW向變化。表現(xiàn)出以菱形塊體為主順時針旋轉的特征，且菱形塊體外各個塊體運動速度明顯衰減。從應變率參數(shù)結果看，華南地塊、滇東塊體的主要受SE向壓應力場控制；滇西北地區(qū)，應力場方向為SSE方向。到滇中地塊轉為SE—SSE方向；滇西南的騰沖—保山地塊主要受NNE—NS向應力場控制；滇西南的印支地塊主要受NS—NNW向應力場控制。結果與前人研究一致（王紹晉等，2005；崔效鋒等，2006）。

則木河、小江斷裂帶受川滇菱形塊體SE—SSE向應力場作用，同時受到來自滇東塊體、華南地塊的NW—NWW向應力場作用，使其作左旋運動；走滑速度約5.0 mm/a，活動性強；紅河斷裂受到川滇菱形塊體SE—SSE方向和滇西南NNW方向應力場作用，呈右旋運動特征，雖同為川滇菱塊的分界線，但是滑動速率偏小，僅1.73 mm/a，其“邊界”作用并不明顯。依據(jù)塊體應變方法，計算得到斷裂滑動速率結果，與前人所得結果（Shen et al，2005；王閻昭，2008）相比略有差異，尤其是川滇菱塊邊界的則木河，小江斷裂帶。究其原因是：①本文采用2009—2013年陸態(tài)網絡區(qū)域網聯(lián)測資料，而前人采用2009年以前觀測資料，由于時間跨度以及GPS點位分布密度不同，加之采用分析方法及模型的差異，導致結果略微不同；另外，2008年發(fā)生汶川地震，位于川滇菱塊邊界斷裂在川滇地區(qū)地殼運動格局中的作用不容忽視。因此，我們是否可以推斷，此差異可能與汶川地震引起大范圍調整有關。

由于采用的GPS資料的時間跨度以及GPS點位分布密度有限，加之GPS數(shù)據(jù)中塊體運動信息與非塊體運動信息無法準確分離，因此，上述看法對塊體以及斷裂運動的刻畫具有片面性或局限性，有待今后進一步研究。

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