福清、泉州綜合場地GPS和水準聯合分析

占惠,楊婕,韓志國,林志彬

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

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福清、泉州綜合場地GPS和水準聯合分析

占惠1,楊婕2,韓志國1,林志彬1

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

聯合福建省近幾年福清、泉州綜合場地GPS觀測數據和水準復測數據,分析了兩個跨斷層綜合場地的三維運動特征。結果顯示:16個綜合場地GPS測站相對華南塊體的無整體旋轉速率約為5 mm/a,方向為北東向和北西向。長樂-詔安斷裂帶的三組次級斷裂均存在走滑運動,長樂-詔安斷裂帶以壓性活動為主,且福建地區地塊形變具有南強北弱的特征。

GPS;水準;無整體旋轉;基線;高程

0　引　言

為了獲得研究地區的水平和垂直變形資料,提高空間定位網的精度及研究局部地球重力場的精細結構,試驗多種測量手段監測斷裂活動的有效性,中國地震局十五項目2006年在福建省中東部建立了福清、泉州2個跨斷層綜合場地[1]。2009年至今,在這兩個綜合場地上進行了GPS、水準和重力的定期復測。

福清場地東起福清市東翰鎮東翰村西北至福清市鏡洋鎮墩頭村,東經119°36′～119°18′、北緯25°25′～25°45′.福清場地自北西-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,泉州場地東起晉江市社店大隊尾厝村西至南安市侖蒼鎮大泳村,東經118°32′～118°19′、北緯24°46′～25°01′.泉州場地跨越東張-詔安斷裂帶中的南安李西-東田北東向斷裂和長樂-東山斷裂帶中的晉江羅裳山-靈源山北東向斷裂。

由于長樂-詔安斷裂帶自西向東由東張-詔安斷裂、長樂-東山斷裂、平潭平原-東山澳角斷裂三條斷裂組成[2]。因此對福清、泉州兩個綜合場地的復測能夠為長樂-詔安斷裂帶次級斷裂的研究提供很好的資料。本文利用2009-2013年四期GPS觀測資料和五期水準復測數據對兩個跨斷層綜合場地的三維運動特征進行分析研究。

1　GPS資料處理結果及分析

兩個綜合場地的觀測路線及測點分布如圖1和圖2所示。

圖1　福清跨斷層綜合觀測場地圖

圖2　泉州跨斷層綜合觀測場地圖

選用12個IGS和國內的GPS跟蹤站作為參考站,用GAMIT/GLOBK解算軟件對福建省8個GPS基準站和16個綜合場地GPS測站(2009年QZ3S點被破壞;2011年FQ15S點數據有問題;2012年FQ9S和QZ19S點因周圍障礙物的影響,數據有效觀測量均未達80%,建議搬遷)2009年、2011年、2012年、2013年四期的觀測數據進行處理,經過基線解算和平差,得到2009-2013年各站在ITRF2008坐標參考框架下南北向和東西向的觀測速率。

根據文獻[3]和[4],福建塊體上GPS站點相對華南塊體的無整體旋轉解為

(1)

式中: R=6 374km為地球的平均半徑; (λ,φ)為點

位的經緯度;華南塊體運動歐拉矢量(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,依據上式,解算出2009-2013年各站相對華南塊體無整體旋轉的南北向和東西向的速率如表1所示。

由表1可見,16個綜合場地GPS測站相對華南塊體的運動矢量既有北東向也有北西向,運動速率約為5 mm/a,QZ15S站的運動速率最大。從圖3中可以看出,兩個綜合場地的三組斷裂均存在走滑運動。FQ01S和FQ03S分別位于長樂-詔安斷裂帶的平潭平原-東山澳角斷裂兩側,其差異運動方式說明長樂-詔安斷裂帶北段沿海部分呈現微小的張性運動,而無明顯錯動。而長樂-詔安斷裂帶的東張-詔安斷裂兩側的測點運動則反映了該部分明顯的壓性運動。

福清、泉州綜合場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,是分析判別近期有無形變異常的基礎[5]。從兩個綜合場地基線變化量可以看出各GPS點位之間存在差異運動,活動強度不大。平潭平原-東山澳角斷裂表現為拉張,長樂-東山斷裂北段表現為壓縮、南段表現為拉張,東張-詔安斷裂表現為壓縮、且南段壓縮比北段更大。福清、泉州場地整體均表現為壓縮,泉州場地的壓縮量和年變速率大于福清場地,表明長樂-詔安斷裂帶以壓性活動為主[2],也驗證了福建地區地塊形變南強北弱的特征[2,6]。

表1　2009-2013年各GPS測站無整體旋轉速率

圖3　福清、泉州場地各站的無整體旋轉速度

2　跨斷層水準資料處理結果及分析

兩個綜合場地2009-2013年每年于同一時期水準復測,內業數據處理采用中心王海清高工編制、福建省地震局驗收通過的數據處理程序。點位形變分析用Excel表格制作點位高程年變曲線圖及累計沉降曲線圖。由于部分點位被破壞,觀測數據不具有連貫性,將2009-2013年GPS觀測同時段有連續觀測數據的16個測點進行垂直形變分析,并作出兩個綜合場地各點位累計沉降曲線圖如圖4，圖5所示。

表2　福清、泉州場地基線變化　　　　　　　　　　　　　　(單位:m)

圖4　福清場地點位高程變化

圖5　泉州場地點位高程變化

可以看出兩個綜合場地各測點高程變化幅度不大,FQ17S和QZ15S高程逐年減小,點位垂直方向呈趨勢性下降運動,經排查QZ15S所在的土層存在下沉的變化。FQ07-FQ17和QZ15-QZ17是兩個綜合場地中長度變化最大的基線,這也印證了FQ17S和QZ15S點位逐年下沉的趨勢性變化。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動的反映。

3　結束語

本文利用福清、泉州2個跨斷層綜合場地2009-2013年四期GPS觀測資料和五期水準復測數據,分析研究了長樂-詔安斷裂帶次級斷裂的三維運動特征。16個綜合場地GPS測站相對華南塊體的無整體旋轉速度既有北東向也有北西向,大小約為5 mm/a.長樂-詔安斷裂帶的三組次級斷裂均存在走滑運動。平潭平原-東山澳角斷裂呈現出微小的張性運動,長樂-東山斷裂北段表現為壓縮、南段表現為拉張,東張-詔安斷裂表現為壓縮、且南段壓縮比北段更大。表明長樂-詔安斷裂帶以壓性活動為主,且福建地區地塊形變具有南強北弱的特征。

[1]中國地震局.跨斷層綜合觀測場地——坐標測定技術方案[R]. 2005.

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

[3]楊國華,江在森,武艷強,等. 中國大陸整體無凈旋轉基準及其應用[J]. 大地測量與地球動力學, 2005, 25(4): 6-10.

[4]胡新康, 王倩, 馬青, 等. 區域無整體旋轉基準的研究與應用[J]. 大地測量與地球動力學, 2007, 27(2): 52-60.

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

[6]學仁, 胡新康, 劉序儼. 福建地區地塊運動時空變化特征研究[J]. 大地測量與地球動力學, 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：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大地測量與地震預測研究。

楊婕(1974-),女,高級工程師,主要從事地形變觀測與分析預報工作。

韓志國(1978-),男,碩士,工程師,主要從事控制測量及形變測量。

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

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.019

聯系人： 占惠 E-mail: hzhan07@126.com