綜合連續GPS和水準資料分析天津地區現今垂直變形?

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

綜合連續GPS和水準資料分析天津地區現今垂直變形?

周 偉 周海濤 鄭智江 朱 爽
（中國地震局第一監測中心，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，華北地區仍未有5級地震發生。2014年以來首都圈附近地區3、4級地震頻發，各種前兆異常突出，華北地區6級地震危險加劇。

利用天津地區連續GPS觀測站資料和近年水準數據，綜合計算了天津地區現今垂直變形，分析認為在2006年文安地震前1年左右，2011年日本3·11地震前后天津地區都出現了地殼垂直形變加速異常的情況。對最近一期2014年數據進行計算，結果顯示再次出現了加速異常。

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

天津地區精密水準監測地面沉降始于1985年，1995年開始每年GPS流動觀測和精密水準測量同步進行。2005年天津地區建成并運行12個均勻分布在天津市內的GPS連續觀測站(基準站)。2010又投入使用了8個新建GNSS基準站，目前天津共有20個GNSS連續站的數據可供分析使用。

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

綜合G P S連續觀測垂向資料與水準數據得到的差值變化不僅對天津及周邊地區的中強地震有一定的前兆異常顯示，對整個華北地區大范圍垂直形變也有一定的反應，2015年水準施測還未開始，這種垂直形變加速異常是否有所發展或者消失有待進一步研究。