占 惠

(厦门地震勘测研究中心,福建 厦门 361021)

0 引 言

福建省位于东经115.83°～120.73°,北纬23.51°～28.32°范围,是我国东南沿海经济较发达地区,又地处我国东南沿海地震带,存在发生中强以上地震的危险性。

福建省断裂构造十分发育,根据断裂构造活动性、地震活动性和地球物理场等特征,福建省自东往西存在着三个地震构造带:长乐-诏安断裂带、政和-海丰断裂带、邵武-河源断裂带[1]。自北向南存在着五个地震构造带:闽江断裂带、沙县-南日岛断裂带、永安-晋江断裂带、九龙江下游断裂带和上杭-云霄断裂带[2]。福建及其沿海地震活动,都与省内8条地震构造带有关。

福建省GPS基准站原有8个,2010年6月至2011年9月陆续安装运行33个基准站,因此2011年10月至今共有41个基准站的观测资料,利用GAMIT/GLOBK10.4软件对2011年10月-2014年8月的数据进行处理,研究福建沿海地区各GPS测站及分块的水平运动和块体的应变场演化特征。

1 数据处理方法与模型

福建省GPS基准站及断裂分布如图1所示。

在2011年10月-2014年8月的观测中,选用12个IGS和国内的GPS跟踪站作为参考站,用GAMIT/GLOBK10.4软件对观测数据进行统一解算和批量处理,经过基线处理和平差计算,得到各站在ITRF2008坐标框架下东西向和南北向的运动速度。

如果将福建块体视为整体,在周围板块的作用下,其上的GPS测站运动包含随着块体的整体旋转和测站本身的弹性形变运动,由此建立了福建块体的整体旋转线性应变运动模型[3]。 需要说明的是,在参数估计中,由于测站筛选的方法不同,往往会得到不同的结果。本文兼顾测站在板块上均匀分布的原则,以福建块体上41个GPS基准站的速度分量中误差平均值作为限差,删除各期速度分量残差绝对值超限的站,随着速度分量残差绝对值大的站被逐步剔除,模型参数不断优化。

图1 福建省GPS基准站分布图

2 GPS速度场特征

福建块体的运动是块体的整体旋转运动与块体内部水平形变的复合运动,如果将块体上每个站的观测速度减去由于块体整体旋转产生的运动速度,得到的速度差就是其形变速度,在此基础上可以得到福建块体分区的形变速度。2011年10月-2013年8月和2011年10月-2014年8月,福建地区各GPS站及分块水平运动速度与图像如表1、2和图2所示。

表1 各GPS基准站观测速率

(续表)

表2 福建地区分块形变速率

由图2可见,2011.10-2013.8、2011.10-2014.8各站的平均运动速率分别约为32 mm/a和34 mm/a,整体向东南方向运动,速度大小和方向变化不大,除秦屿站速率略减小外,其他测站速率均增大,所有测站速度方向均存在微小的顺时针变化。

为了分析福建块体运动受北东向3条大断裂和北西向5条主断裂的影响,将福建块体分成9个次一级块体。由图2可见,相对于整个福建块体,政和-海丰断裂带以西的块体运动速度方向存在微小的顺时针变化,政和-海丰断裂带以东的块体运动速度方向存在微小的逆时针变化。政和-海丰断裂带两侧的块体朝向该断裂带挤压运动,其中块体8、9的运动速率保持最大,块体4的运动速率减小最大,块体5的运动速率不变。该运动模式显示,福建沿海受欧亚板块、菲律宾海板块和太平洋板块相互碰撞的影响,福建块体东北部运动速度最大,永安-晋江断裂带和九龙江下游断裂带之间的地区运动速度次之,其余地块运动速度较小。邵武-河源断裂带、政和-海丰断裂带和长乐-诏安断裂带存在平行于断裂带的走滑运动。

3 GPS应变场分析

根据计算的应变参数,按照经、纬度0.5°的间隔,计算得到福建块体上每个节点的主应变、最大剪应变和面应变参数[4-5],根据各节点的应变参数,可绘制块体上的应变场图像,如图3～5所示。

从图3可以看出:2011-2013年福建块体东北部最大最小主应变均为张应变,福建块体西南角最大最小主应变均为压应变。福建块体从北到南由张应变较大转为压应变较大,从西到东由压应变较大转为张应变较大。福建块体从西北到东南由北北西向的主张应变和北东东向的主压应变转变为北东向的主张应变和北西向的主压应变。2011-2014年福建块体西部闽赣交界处最大最小主应变均为张应变。福建块体从北到南、从西到东均由张应变较大转为压应变较大。除此之外,福建块体从西北到东南由北北西向的主张应变和北东东向的主压应变转变为北东向的主张应变和北西向的主压应变,这一点与2011-2013年是一致的。

图2 福建省GPS基准站速度场图像和分块水平运动速度场图像

图3 福建主应变图像

图4 福建最大剪应变图像(单位:10-9)

图5 福建面应变图像(单位:10-9)

从图4可以看出:2011-2013年,福建块体剪切运动呈北东向分布,政和-海丰断裂带北段东侧及其与沙县-南日岛断裂带交汇处剪切运动相对较小,福建块体从西北到东南剪切运动先减小后增大。2011-2014年,福建块体剪切运动分布的方向、剪切运动相对较小的大体位置及福建块体从西北到东南剪切运动的变化等特征与2011-2013年是一致的。2011年至今福建块体剪切运动呈近似中心对称分布,福建块体西北部剪切运动存在减小的变化。从图5可以看出:2011-2013年,福建块体从北到南,由面膨胀变为面压缩,以永安-晋江断裂带为界,永安-晋江断裂带以北为面膨胀,永安-晋江断裂带以南为面压缩。2011-2014年,福建块体从北到南,同样由面膨胀变为面压缩。值得注意的是,块体5和7的运动速度较小,压应变较强且面压缩最大。

4 结束语

通过对福建41个GPS基准站2011年10月至2014年8月的数据进行处理,得到了各站的速度和块体上的应变图像。结果显示:

1)2011.10-2013.8、2011.10-2014.8各站的平均运动速率分别约为32 mm/a和34 mm/a,整体向东南方向运动,速度大小和方向变化不大,除秦屿站速率略减小外,其他测站速率均增大,所有测站速度方向均存在微小的顺时针变化。邵武-河源断裂带、政和-海丰断裂带和长乐-诏安断裂带存在平行于断裂带的走滑运动。政和-海丰断裂带两侧的块体朝向该断裂带挤压运动,福建块体北部运动速度最大,永安-晋江断裂带和九龙江下游断裂带之间的地区运动速度次之,其余地块运动速度较小。

2)福建块体从西北到东南由北北西向的主张应变和北东东向的主压应变转变为北东向的主张应变和北西向的主压应变。

3)福建块体剪切运动呈北东向分布,政和-海丰断裂带北段东侧及其与沙县-南日岛断裂带交汇处剪切运动相对较小,福建块体从西北到东南剪切运动先减小后增大,西北部剪切运动存在减小的变化。面应变从北到南由面膨胀变为面压缩的特征不变。

4)值得注意的是,块体5和7即九龙江下游断裂带以南、沙县-南日岛断裂与永安-晋江断裂带之间靠近长乐-诏安断裂带的区域运动速度较小,压应变较强且面压缩最大,应密切关注其后续变化。

[1]陈 晨. 福建地区地震活动空间分布及活动断裂特点研究[J]. 地震，2005，25(3): 102-108

[2]袁丽文,郑斯华,周峥嵘. 福建地区地震活动特征及区域应力场研究[J]. 东北地震研究,2009,25(3): 37-44.

[3]李延兴,张静华，何建坤，等.自由空间大地测量得到的太平洋板块现今构造运动与板内形变应变场[J]. 地球物理学报,2007,50(2): 437-447.

[4]李延兴,张静华，何建坤,等. 菲律宾海板块的整体旋转线性应变模型与板内形变-应变场[J]. 地球物理学报,2006,49(5): 1339-1346.

[5]李延兴,胡新康，师 平，等. 中国大陆地壳水平运动速度场与应变场[J]. 国际地震动态,2002(7):1-9.