2.1 速度场结果
2010年,中国大陆构造环境监测网络工程开始试运行,截至2014年1月,已经积累了近4年的GNSS连续观测数据,通过单点位移基准扣除以及最小二乘法进行速度拟合,获得了云南地区单点基准的地壳运动速率图。由于在此期间曾发生了缅甸孟帕亚7.2级地震,该地震发生在龙陵—澜沧地震带上,与云南地区强震活动构造相连、动力同源(皇甫岗等,2014),因此,该地震对云南地区影响较为深远。为了解该地震的发生对云南地区应变状态的影响,本文选取了不同时间段的数据进行速度求取,获得了两张基于不同样本的速度图(图1)。
图1 云南地区速度场图(a)2010-06～2014-03;(b)2012-01～2014-01
Fig.1 The velocity field of Yunnan region
图1显示的速率图结果基于文山单点基准得出(赖锡安等,2004),即假设文山测点不动,求解ITRF框架下其他点位相对于文山测点的运动速率。由于文山点位于相对稳定的华南块体,因此,得到的结果基本能够反映出云南地区相对于华南块体的运动特征(王伶俐等,2012)。从图中可以看出,其他测点相对于文山测点的运动速率存在明显差异性,测点运动方向围绕阿萨姆结旋转的特征明显。从川滇菱形块体两侧点位运动速度差异可以直观看出,小江断裂带的左旋走滑趋势仍然比较明显,而川滇菱形块体东南向运动发生转向主要是受到了华南块体的阻挡,该转向过程可能导致小江断裂带上受到较强的侧向挤压。另外,滇西南的思茅、勐海等区域在缅甸7.2级地震前后运动速率均比较小,特别是震后,原有的顺时针旋动速率在这一地区表现不明显,可能表明缅甸7.2级地震的发生,并未对这一地区的应变积累趋势形成解锁效应,应变积累仍然在持续发展。
2.2 应变场结果
图2为累计3年的最大剪应变和面膨胀等值线图。从图2a中可以看到,中甸—耿马一带为明显的最大剪应变增强区,其中中甸一带是云南省内增强最快的区域,累积应变达15.3×10-8, 按照目前3年累计量计算,假设该累计过程均匀,则该区域最大剪应变率达到了约5.1×10-8/a的量级,施甸—耿马一带也达到了4.5×10-8/a,该结果与李延兴等(2003)计算得到的川滇西南最大剪应变率结果比较一致。另外一个活动最为突出的区域为昆明—通海一线,最大剪应变率达到了4.2×10-8/a。川滇菱形块体中部的姚安、元谋、楚雄等地区剪应变比较弱,表明这些区域变形较为微弱。
从图2b可以看到,面膨胀所反映的特征与速度场的结果比较吻合,云南地区存在3个主要的面积收缩区,其中面积收缩最为突出的区域是在小江断裂带与红河断裂带的交汇地带,3年累计面积收缩最大达-8.1×10-8,这表明该区域受到了明显的挤压,对比速度场图结果,川滇菱形块体内部以东南向运动为主,受到稳定的华南块体的阻挡,在滇南地区存在明显的减速显现,这是导致该区域出现持续面收缩的主要原因。第二个面积收缩的区域为滇西南地区,即思茅、普洱一带,该区域累计面积收缩达-2.5×10-8。速度图显示,滇南至滇西南区域运动速率存在由北向南速率逐渐递减的现象,可能表明川滇菱形块体东部物质流的南向迁移受阻,滇南至滇西南区域为主要的应变积累区,应力作用主要通过变形吸收。最后一个面积收缩区域为小滇西以西地区,由于该区域并无实际测点,因此,该变化主要由于腾冲、瑞丽等测点的西向运动造成,其可信度较低,不作重点考虑。
本文采用1°×1°的格网,为进一步了解这两个主要的面积收缩区的面积变化特征,笔者选取2011年1月4日为起点,以1个月为窗长,15天为步长,滑动计算了这两个区域内的两个主要格网的面膨胀时间序列(图3),其中20号格网反映了思茅、普洱一带区域的面膨胀变化特征,23号格网反映了文山地区的面膨胀变化特征。
图2 云南地区最大剪应变(a)、面膨胀(b)累计变化图(2011-01～2014-01)
Fig.2 The accumulated variation of maximum shear strain(a)and surface expansion(b)in Yunnan area(2011-01～2014-01)
从图3可以看到,云南地区出现面膨胀明显波动变化主要有3个时间点:缅甸7.2级地震前后曾出现明显波动,且主要影响区域为思茅、普洱一带,充分说明了该地震与云南地区强震活动构造相连、动力同源(皇甫岗等,2014),但该波动此后恢复,表明该地震并未实质性的改变云南地区的区域应变状态; 第二次大幅波动发生在宁蒗、彝良地震前后, 波动过程最为显著,曾造成较大区域内大幅度的面收缩变化,由于该现象在不同格网中均有表现,在此不一一列举,该现象表明这两次地震的发生是由同一应力异常过程所诱发(洪敏等,2012); 最后一个时间点位于德钦地震前后,该时间段内出现明显压缩加速特征,文山一带区域反映更加明显,结合速度场图,可能表明该时段内川滇菱形块体的运动速率有所加强,导致了中甸、文山一线变形加速,这种较强的地壳活动增强过程是德钦5.9级地震发生的主要原因。从面膨胀趋势特征看,文山一带的面膨胀存在一定的趋势性,面积收缩率达3.1×10-8/a。而思茅一带区域近期出现膨胀特征,可能表明区域应变积累短期内得到一定的释放。
如果不经过克里金插值,得到的文山地区的面膨胀特征如图4所示。
图3 20号格网(思茅、普洱一带)(a)、23号格网(文山地区)(b)区域面膨胀时间序列
Fig.3 Surface expansion time series of Simao -Pu'er area in grid 20(a)and Wenshan area in grid 23(b)
图4 未经克里金插值处理文山面膨胀时间序列
Fig.4 The surface expansion time series in Wenshan area without Kriging interpolation method processing
从图中可以看出,该结果与图3中23号格网(文山地区)的结果总体趋势基本一致,但存在较多毛刺,主要由于参与计算的部分测点数据短期缺失造成。量值大小也存在一定差异,主要是后一处理方法中测点选取的主观性较强,测点选取不同也会造成结果出现差异。因此,克里金插值结果未造成原始形变信息的损失与失真,由于采用了线性无偏估计,使得计算结果更加合理,且减少了曲线毛刺,增加了异常识别能力。
图5 云南地区主应变场(2011-01～2014-01)
Fig.5 The main strain field of Yunnan area
图5中的主应变场结果与速度场(
图1)显示的结果吻合,川滇菱形块体内部挤压方向主要为南东向,主压应变轴自北向南存在沿着阿萨姆结顺时针旋转的特征。近几年,云南地区的应变活动以东西向的张性活动为主,拉张比较剧烈的地区与最大剪应变活动最强的区域一致,中甸—耿马拉张区为近两年来地震活动的主体地区,2013年发生的洱源5.5级地震以及德钦的5.9级地震均为拉张型地震(据中国地震台网中心发布结果),其震源机制与该区域的形变活动特征存在较强的一致性。凤凰山—通海一带的拉张变化可能主要因小江断裂带的走滑运动造成,第一主应变率与第二主应变率与小江断裂呈45°夹角,且张应变明显大于挤压应变,显示断层活动以左旋剪切为主,该结果与沈正康等(2003)结果基本一致。区域内除滇南的文山蒙自一带以及思茅一带区域以压应变为主导外,其他区域主体表现为拉张主导,可能表明来自青藏高原的推挤应力目前主要依靠东西向的物质迁移来吸收,南北向的迁移可能受到了阻碍,这与速度场及其他应变场参数所反映的结果一致。
