福清、泉州綜合場(chǎng)地GPS和水準(zhǔn)聯(lián)合分析

占惠,楊婕,韓志國(guó),林志彬

(1.廈門地震勘測(cè)研究中心,廈門 361021;2.福建省地震局廈門地震臺(tái),廈門 361003)

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福清、泉州綜合場(chǎng)地GPS和水準(zhǔn)聯(lián)合分析

占惠1,楊婕2,韓志國(guó)1,林志彬1

(1.廈門地震勘測(cè)研究中心,廈門 361021;2.福建省地震局廈門地震臺(tái),廈門 361003)

聯(lián)合福建省近幾年福清、泉州綜合場(chǎng)地GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和水準(zhǔn)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù),分析了兩個(gè)跨斷層綜合場(chǎng)地的三維運(yùn)動(dòng)特征。結(jié)果顯示:16個(gè)綜合場(chǎng)地GPS測(cè)站相對(duì)華南塊體的無(wú)整體旋轉(zhuǎn)速率約為5 mm/a,方向?yàn)楸睎|向和北西向。長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶的三組次級(jí)斷裂均存在走滑運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶以壓性活動(dòng)為主,且福建地區(qū)地塊形變具有南強(qiáng)北弱的特征。

GPS;水準(zhǔn);無(wú)整體旋轉(zhuǎn);基線;高程

0　引　言

為了獲得研究地區(qū)的水平和垂直變形資料,提高空間定位網(wǎng)的精度及研究局部地球重力場(chǎng)的精細(xì)結(jié)構(gòu),試驗(yàn)多種測(cè)量手段監(jiān)測(cè)斷裂活動(dòng)的有效性,中國(guó)地震局十五項(xiàng)目2006年在福建省中東部建立了福清、泉州2個(gè)跨斷層綜合場(chǎng)地[1]。2009年至今,在這兩個(gè)綜合場(chǎng)地上進(jìn)行了GPS、水準(zhǔn)和重力的定期復(fù)測(cè)。

福清場(chǎng)地東起福清市東翰鎮(zhèn)東翰村西北至福清市鏡洋鎮(zhèn)墩頭村,東經(jīng)119°36′～119°18′、北緯25°25′～25°45′.福清場(chǎng)地自北西-南東分別跨越東張-詔安斷裂帶中的東張北東向斷裂,長(zhǎng)樂-東山北東向斷裂和平潭平原-東山澳角北東向斷裂,泉州場(chǎng)地東起晉江市社店大隊(duì)尾厝村西至南安市侖蒼鎮(zhèn)大泳村,東經(jīng)118°32′～118°19′、北緯24°46′～25°01′.泉州場(chǎng)地跨越東張-詔安斷裂帶中的南安李西-東田北東向斷裂和長(zhǎng)樂-東山斷裂帶中的晉江羅裳山-靈源山北東向斷裂。

由于長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶自西向東由東張-詔安斷裂、長(zhǎng)樂-東山斷裂、平潭平原-東山澳角斷裂三條斷裂組成[2]。因此對(duì)福清、泉州兩個(gè)綜合場(chǎng)地的復(fù)測(cè)能夠?yàn)殚L(zhǎng)樂-詔安斷裂帶次級(jí)斷裂的研究提供很好的資料。本文利用2009-2013年四期GPS觀測(cè)資料和五期水準(zhǔn)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)兩個(gè)跨斷層綜合場(chǎng)地的三維運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分析研究。

1　GPS資料處理結(jié)果及分析

兩個(gè)綜合場(chǎng)地的觀測(cè)路線及測(cè)點(diǎn)分布如圖1和圖2所示。

圖1　福清跨斷層綜合觀測(cè)場(chǎng)地圖

圖2　泉州跨斷層綜合觀測(cè)場(chǎng)地圖

選用12個(gè)IGS和國(guó)內(nèi)的GPS跟蹤站作為參考站,用GAMIT/GLOBK解算軟件對(duì)福建省8個(gè)GPS基準(zhǔn)站和16個(gè)綜合場(chǎng)地GPS測(cè)站(2009年QZ3S點(diǎn)被破壞;2011年FQ15S點(diǎn)數(shù)據(jù)有問題;2012年FQ9S和QZ19S點(diǎn)因周圍障礙物的影響,數(shù)據(jù)有效觀測(cè)量均未達(dá)80%,建議搬遷)2009年、2011年、2012年、2013年四期的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,經(jīng)過基線解算和平差,得到2009-2013年各站在ITRF2008坐標(biāo)參考框架下南北向和東西向的觀測(cè)速率。

根據(jù)文獻(xiàn)[3]和[4],福建塊體上GPS站點(diǎn)相對(duì)華南塊體的無(wú)整體旋轉(zhuǎn)解為

(1)

式中: R=6 374km為地球的平均半徑; (λ,φ)為點(diǎn)

位的經(jīng)緯度;華南塊體運(yùn)動(dòng)歐拉矢量(ωx,ωy,ωz)分別取為-0.001045±0.000113rad/M,-0.003223

±0.000263rad/M,0.004510±0.000149rad/M.

由于框架的影響很小,可以忽略,依據(jù)上式,解算出2009-2013年各站相對(duì)華南塊體無(wú)整體旋轉(zhuǎn)的南北向和東西向的速率如表1所示。

由表1可見,16個(gè)綜合場(chǎng)地GPS測(cè)站相對(duì)華南塊體的運(yùn)動(dòng)矢量既有北東向也有北西向,運(yùn)動(dòng)速率約為5 mm/a,QZ15S站的運(yùn)動(dòng)速率最大。從圖3中可以看出,兩個(gè)綜合場(chǎng)地的三組斷裂均存在走滑運(yùn)動(dòng)。FQ01S和FQ03S分別位于長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶的平潭平原-東山澳角斷裂兩側(cè),其差異運(yùn)動(dòng)方式說(shuō)明長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶北段沿海部分呈現(xiàn)微小的張性運(yùn)動(dòng),而無(wú)明顯錯(cuò)動(dòng)。而長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶的東張-詔安斷裂兩側(cè)的測(cè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)則反映了該部分明顯的壓性運(yùn)動(dòng)。

福清、泉州綜合場(chǎng)地基線變化情況分析如表2所示。

5年尺度基線的變化速率能較好地反映地殼最近的活動(dòng),是分析判別近期有無(wú)形變異常的基礎(chǔ)[5]。從兩個(gè)綜合場(chǎng)地基線變化量可以看出各GPS點(diǎn)位之間存在差異運(yùn)動(dòng),活動(dòng)強(qiáng)度不大。平潭平原-東山澳角斷裂表現(xiàn)為拉張,長(zhǎng)樂-東山斷裂北段表現(xiàn)為壓縮、南段表現(xiàn)為拉張,東張-詔安斷裂表現(xiàn)為壓縮、且南段壓縮比北段更大。福清、泉州場(chǎng)地整體均表現(xiàn)為壓縮,泉州場(chǎng)地的壓縮量和年變速率大于福清場(chǎng)地,表明長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶以壓性活動(dòng)為主[2],也驗(yàn)證了福建地區(qū)地塊形變南強(qiáng)北弱的特征[2,6]。

表1　2009-2013年各GPS測(cè)站無(wú)整體旋轉(zhuǎn)速率

圖3　福清、泉州場(chǎng)地各站的無(wú)整體旋轉(zhuǎn)速度

2　跨斷層水準(zhǔn)資料處理結(jié)果及分析

兩個(gè)綜合場(chǎng)地2009-2013年每年于同一時(shí)期水準(zhǔn)復(fù)測(cè),內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用中心王海清高工編制、福建省地震局驗(yàn)收通過的數(shù)據(jù)處理程序。點(diǎn)位形變分析用Excel表格制作點(diǎn)位高程年變曲線圖及累計(jì)沉降曲線圖。由于部分點(diǎn)位被破壞,觀測(cè)數(shù)據(jù)不具有連貫性,將2009-2013年GPS觀測(cè)同時(shí)段有連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的16個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行垂直形變分析,并作出兩個(gè)綜合場(chǎng)地各點(diǎn)位累計(jì)沉降曲線圖如圖4，圖5所示。

表2　福清、泉州場(chǎng)地基線變化　　　　　　　　　　　　　　(單位:m)

圖4　福清場(chǎng)地點(diǎn)位高程變化

圖5　泉州場(chǎng)地點(diǎn)位高程變化

可以看出兩個(gè)綜合場(chǎng)地各測(cè)點(diǎn)高程變化幅度不大,FQ17S和QZ15S高程逐年減小,點(diǎn)位垂直方向呈趨勢(shì)性下降運(yùn)動(dòng),經(jīng)排查QZ15S所在的土層存在下沉的變化。FQ07-FQ17和QZ15-QZ17是兩個(gè)綜合場(chǎng)地中長(zhǎng)度變化最大的基線,這也印證了FQ17S和QZ15S點(diǎn)位逐年下沉的趨勢(shì)性變化。FQ17S位于東張-詔安斷裂附近,其高程變化較大正是該斷裂壓性運(yùn)動(dòng)的反映。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文利用福清、泉州2個(gè)跨斷層綜合場(chǎng)地2009-2013年四期GPS觀測(cè)資料和五期水準(zhǔn)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù),分析研究了長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶次級(jí)斷裂的三維運(yùn)動(dòng)特征。16個(gè)綜合場(chǎng)地GPS測(cè)站相對(duì)華南塊體的無(wú)整體旋轉(zhuǎn)速度既有北東向也有北西向,大小約為5 mm/a.長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶的三組次級(jí)斷裂均存在走滑運(yùn)動(dòng)。平潭平原-東山澳角斷裂呈現(xiàn)出微小的張性運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)樂-東山斷裂北段表現(xiàn)為壓縮、南段表現(xiàn)為拉張,東張-詔安斷裂表現(xiàn)為壓縮、且南段壓縮比北段更大。表明長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶以壓性活動(dòng)為主,且福建地區(qū)地塊形變具有南強(qiáng)北弱的特征。

[1]中國(guó)地震局.跨斷層綜合觀測(cè)場(chǎng)地——坐標(biāo)測(cè)定技術(shù)方案[R]. 2005.

[2]林錦華. 長(zhǎng)樂-詔安斷裂帶活動(dòng)特征與繼承性活動(dòng)[J]. 華南地震, 1999, 19(2): 57-61.

[3]楊國(guó)華,江在森,武艷強(qiáng),等. 中國(guó)大陸整體無(wú)凈旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)及其應(yīng)用[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 2005, 25(4): 6-10.

[4]胡新康, 王倩, 馬青, 等. 區(qū)域無(wú)整體旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)的研究與應(yīng)用[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 2007, 27(2): 52-60.

[5]李杰, 劉代芹, 王琪, 等. 利用應(yīng)變場(chǎng)和基線變化率研究新疆南天山地區(qū)近期地殼運(yùn)動(dòng)特征[J]. 地震研究, 2012, 35(1): 59-65.

[6]學(xué)仁, 胡新康, 劉序儼. 福建地區(qū)地塊運(yùn)動(dòng)時(shí)空變化特征研究[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 2005, 26(2): 58-61.

Joint Analysis of GPS and Leveling Data of Fault Zones in Fuqing and Quanzhou

ZHAN Hui1,YANG Jie2,HAN Zhiguo1,LIN Zhibin1

(1.XiamenResearchCentreofSeismologicSurveying,Xiamen361021,China2.XiamenSeismostation,EarthquakeAdministrationofFujianProvince,Xiamen361003,China)

High precision GPS and leveling data of recent years are used to estimate 3D velocities of fault zones in Fuqing and Quanzhou of Fujian area. The results are as follows: Velocities of 16 GPS stations in Fuqing and Quanzhou exhibit northeastward or northwestward movement, and the value is are about 5 mm/a relative to the NNR on crustal motion of Southern China block. The three secondary faults of Changle-Zhaoan fault show slip motion and compressive activities, and the activity of north segment is weaker than that of the south segment in Fujian area.

GPS; leveling; NNR reference frame; baseline; elevation

2016-01-26

福建省地震局科研基金(編號(hào)：SF201201，Y201501)

P315.72+5

A

1008-9268(2016)03-0093-04

占惠(1984-),女,碩士,工程師,主要從事GPS大地測(cè)量與地震預(yù)測(cè)研究。

楊婕(1974-),女,高級(jí)工程師,主要從事地形變觀測(cè)與分析預(yù)報(bào)工作。

韓志國(guó)(1978-),男,碩士,工程師,主要從事控制測(cè)量及形變測(cè)量。

林志彬(1981-),男,碩士,工程師,主要從事跨斷層水準(zhǔn)垂直形變研究及地震分析預(yù)報(bào)工作。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.019

聯(lián)系人： 占惠 E-mail: hzhan07@126.com