基于GPS技術(shù)研究云南及周邊地區(qū)現(xiàn)今地殼形變

胡順強(qiáng)

1. 南方科技大學(xué)地球與空間科學(xué)系，廣東 深圳 518055; 2. 首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048

云南及周邊地區(qū)位于全球活動(dòng)性最強(qiáng)的歐亞板塊和印度板塊碰撞帶的東南側(cè)，該地區(qū)是地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，也是了解巖石圈板塊變形和動(dòng)力學(xué)的理想實(shí)驗(yàn)室。隨著GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累，獲得的GPS坐標(biāo)時(shí)間序列中不僅存在著長(zhǎng)期的線性運(yùn)動(dòng)，還存在著非線性運(yùn)動(dòng)和各類(lèi)有色噪聲。如何進(jìn)一步提高GNSS坐標(biāo)時(shí)間序列的精度，獲得真實(shí)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，降低非構(gòu)造形變的影響成為了關(guān)鍵問(wèn)題。論文以陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從非構(gòu)造形變改正、主要斷裂帶活動(dòng)性、微塊體運(yùn)動(dòng)及應(yīng)變場(chǎng)等方面展開(kāi)了研究，論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下。

(1) 使用德國(guó)波斯坦地學(xué)中心(GFZ)、法國(guó)斯特拉斯堡大學(xué)(EOST)和國(guó)際質(zhì)量負(fù)荷服務(wù)(IMLS)產(chǎn)品在CM和CF框架下的4種水文負(fù)載、5種大氣負(fù)載、2種非潮汐海洋負(fù)載及40種不同環(huán)境負(fù)載組合對(duì)云南地區(qū)27個(gè)連續(xù)站坐標(biāo)時(shí)間序列中的非構(gòu)造形變進(jìn)行改正，通過(guò)改正前后RMS值的絕對(duì)變化量(DRMS)和減少百分比(PRMS)定量評(píng)價(jià)改正效果，結(jié)果表明，在相同條件下的對(duì)比，CF框架下的組合環(huán)境負(fù)載(水文、大氣、非潮汐海洋負(fù)載總和)改正效果要優(yōu)于CM框架；在CM和CF框架下，組合環(huán)境負(fù)載在垂向U方向上的改正效果要明顯優(yōu)于水平N和E方向，在垂向U方向上改正前后的DRMS中位值最大為1.59 mm，PRMS平均值最大為17.38%；在水平N和E方向上，只有少部分連續(xù)站能得到有效改正。

(2) 2010—2020年的GPS垂向位移與IMLS產(chǎn)品下組合環(huán)境負(fù)載形變的相關(guān)性平均為0.55，GPS垂向位移和共模誤差中去除組合環(huán)境負(fù)載形變之后的PRMS平均值分別為18%和31.5%，說(shuō)明組合環(huán)境負(fù)載是引起云南地區(qū)GPS共模誤差的主要成分。同時(shí)使用小波技術(shù)分析兩者的周期特性，結(jié)果表明，除了少部分GPS連續(xù)站是由其他因素(如GPS系統(tǒng)和環(huán)境負(fù)載模型誤差、其他地球物理因素)和組合環(huán)境負(fù)載共同作用引起了GPS年周期項(xiàng)變化，其他連續(xù)站中組合環(huán)境負(fù)載形變與GPS垂向位移在年周期項(xiàng)變化是物理相關(guān)的，組合環(huán)境負(fù)載是引起GPS年周期變化的主要驅(qū)動(dòng)力。最后經(jīng)過(guò)環(huán)境負(fù)載和共模誤差改正之后，在最優(yōu)噪聲模型組合下估計(jì)27個(gè)連續(xù)站的速度及不確定度參數(shù)，GPS速度場(chǎng)結(jié)果顯示滇西南塊體整體以0.01～1.43 mm/a的速率沉降；而川滇塊體南部整體以0.2～2.46 mm/a速率抬升。

(3) 以歐亞框架下1999—2016年526個(gè)測(cè)站的水平速度場(chǎng)為約束，研究云南及周邊地區(qū)地殼形變，結(jié)果表明，云南及塊體周邊地區(qū)劃分的23個(gè)微塊體旋轉(zhuǎn)率變化范圍0.23～4.64；水平運(yùn)動(dòng)速率變化范圍5.35～19.46 mm/a。小江斷裂、鮮水河斷裂、安寧河斷裂、則木河斷裂、甘孜-玉樹(shù)斷裂等具有左旋活動(dòng)性質(zhì)的走滑速率分別為8.87～10.71 mm/a、8.28～10.93 mm/a、7.32 mm/a、9.55 mm/a、4.91 mm/a；紅河斷裂、金沙江斷裂、無(wú)量山斷裂、楚雄建水?dāng)嗔训染哂杏倚顒?dòng)性質(zhì)的走滑速率分別為2.93～6.47 mm/a、4.87～5.6 mm/a、2.88 mm/a、2.97～7.07 mm/a；顯著的擠壓應(yīng)變率和最大剪應(yīng)變率高值主要分布在川滇菱塊東邊界的鮮水河-安寧河-則木河-小江斷裂帶上，并伴隨著拉伸應(yīng)變。