綜合連續(xù)GPS和水準(zhǔn)資料分析天津地區(qū)現(xiàn)今垂直變形?

周 偉 周海濤 鄭智江 朱 爽（中國地震局第一監(jiān)測中心，天津 300180）

綜合連續(xù)GPS和水準(zhǔn)資料分析天津地區(qū)現(xiàn)今垂直變形?

周 偉 周海濤 鄭智江 朱 爽
（中國地震局第一監(jiān)測中心，天津 300180）

?基金項目：國家自然基金面上項目（41472180）資助。

華北地區(qū)自1976年唐山7.8級地震以來6.5級地震平靜近40年；1998年張北6.2級地震以來6級地震平靜已超17年；2006年文安5.1級地震后平靜近5年，2011年1月南黃海5.0級地震，這是1900年以來最長的一次5級地震平靜，目前又將5年，華北地區(qū)仍未有5級地震發(fā)生。2014年以來首都圈附近地區(qū)3、4級地震頻發(fā)，各種前兆異常突出，華北地區(qū)6級地震危險加劇。

利用天津地區(qū)連續(xù)GPS觀測站資料和近年水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，綜合計算了天津地區(qū)現(xiàn)今垂直變形，分析認(rèn)為在2006年文安地震前1年左右，2011年日本3·11地震前后天津地區(qū)都出現(xiàn)了地殼垂直形變加速異常的情況。對最近一期2014年數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果顯示再次出現(xiàn)了加速異常。

天津地區(qū)北部屬于燕山隆起帶，南部為渤冀拗陷區(qū)，該區(qū)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，位于北西西向張家口—北京—蓬萊地震構(gòu)造帶和北東向唐山—河間—磁縣地震構(gòu)造帶的交匯區(qū)域。天津及鄰區(qū)地震活動具有鮮明的群集性和成帶性，現(xiàn)代中小地震和有記載的中強(qiáng)地震震中分布，非常清晰的刻畫出了天津所在的渤海灣盆地區(qū)的地震帶，地震與形變息息相關(guān)，由此天津地區(qū)的地面垂直形變，可作為一窺整個華北的地區(qū)大范圍垂直形變的一個窗口。

天津地區(qū)精密水準(zhǔn)監(jiān)測地面沉降始于1985年，1995年開始每年GPS流動觀測和精密水準(zhǔn)測量同步進(jìn)行。2005年天津地區(qū)建成并運(yùn)行12個均勻分布在天津市內(nèi)的GPS連續(xù)觀測站(基準(zhǔn)站)。2010又投入使用了8個新建GNSS基準(zhǔn)站，目前天津共有20個GNSS連續(xù)站的數(shù)據(jù)可供分析使用。

水準(zhǔn)測量可獲得相對于大地水準(zhǔn)面的正高，GPS觀測可獲得相對于橢球面的大地高程。由高程系統(tǒng)理論可知，測點橢球面大地高H橢與正常高H正之間的關(guān)系為H橢=H正+ζ，其中ζ為高程異常。高程異常通常采用天文水準(zhǔn)或天文重力水準(zhǔn)法來測定，通過這種方法得到的高程異常精度較低，我國境內(nèi)似大地水準(zhǔn)面（CLQG60）精度平均為±2.7米，在邊遠(yuǎn)地區(qū)精度更差。對于任意兩點其大地高差和正常高差的關(guān)系為△H橢=△ H正+△ζ。高程異常是由于地球內(nèi)部物質(zhì)分布的不均勻以及地球表面的起伏變化造成的，當(dāng)高程異常發(fā)生變化時，可以推測該地區(qū)地球內(nèi)部物質(zhì)變化或者發(fā)生地表形變，有可能為地震前兆。本文即利用該原理計算了天津地區(qū)的G P S連續(xù)觀測站點垂向速率與水準(zhǔn)高差變化，從而推斷高程異常變化，為地震預(yù)報服務(wù)。

綜合G P S連續(xù)觀測垂向資料與水準(zhǔn)數(shù)據(jù)得到的差值變化不僅對天津及周邊地區(qū)的中強(qiáng)地震有一定的前兆異常顯示，對整個華北地區(qū)大范圍垂直形變也有一定的反應(yīng)，2015年水準(zhǔn)施測還未開始，這種垂直形變加速異常是否有所發(fā)展或者消失有待進(jìn)一步研究。