漾濞6.4级地震前后云南地区GNSS应变场变化分析
牛 甜 王伶俐
1 云南省地震局，昆明市北辰大道148号，650224
据中国地震台网中心测定，北京时间2021-05-21 21:48云南大理漾濞县发生MS6.4地震，震源深度8 km，为前震-主震-余震型事件[1]。从构造上来看，此次地震震中位于维西-乔后断裂带，该断裂带是红河断裂带向北弥散延伸的分支断裂之一，也是川滇菱形块体西南边界的重要组成部分[2-3]。云南地区位于印度板块与欧亚板块的碰撞带边缘，其构造活动较为剧烈，地震活动非常频繁[4]。
GNSS观测资料用于地震预测研究具有重要意义，已有许多学者利用GNSS数据对地壳活动性和地震预测进行研究[5-10]。本文利用GAMIT/GLOBK软件处理云南地区43个GNSS连续站观测资料，获取高精度结果，进而得到GNSS面应变和最大剪应变，以进一步分析漾濞地震前后云南地区整体应变场变化情况。面应变率交替出现压缩和拉张状态，可直接反映该区域挤压强弱特性，由GNSS点位移获取的面应变信息具有明确的物理意义，对震前和震后趋势判定等具有重要意义[11]。长趋势背景下的最大剪应变活动可帮助了解地壳运动的总体特征，但研究短期异常波动还需结合长趋势下运动背景。
本文利用GAMIT/GLOBK软件解算2018～2021年云南地区43个GNSS基准站观测数据，结合中国及周边IGS跟踪站与云南地区GNSS站点进行联合解算。分析时段为24 h，利用GAMIT基线解算获得单日松弛解；
利用GLOBK软件将GAMIT解算得到的单日松弛解和SOPAC提供的全球IGS站单日松弛解合并，并在全球范围内选取分布均匀、时间序列稳定的IGS连续观测站作为框架进行约束，获取待解算测站在该框架下的点位结果。
综合2018～2021年单日解，得到ITRF2014参考框架下的点位时间序列，通过统计可知，所有观测点位的坐标精度均优于3 mm。通过对不同时间段时间序列进行线性拟合获得站点在ITRF2014参考框架下的速度场(图1)，结果表明云南地区的水平速度方向整体朝SE方向旋转。
图1 ITRF2014框架下的云南地区GNSS连续站速度场Fig.1 Velocity field of GNSS continuous station in Yunnan area under the ITRF2014 framework
2.1 应变率场计算
不同参考基准将得到不同速度场，但区域应变场则与参考基准无关，可直接反映地壳变形性质和强度。应变率场求解以GNSS位移时间序列为主，考虑到GNSS站点分布的不均匀特性，基于各站点的位移时间序列，引入克里金插值方法按照1°×1°格网对位移场进行插值，以获得分布均匀的位移场。基于位移场与应力场的关系，再通过格网化的位移场与相邻格网组网方式求取区域应变场，包括最大剪应变、面应变等。具体解算方法见文献[12-13]。
2.2 应变结果及特征
云南地区2018～2021年面应变与最大剪应变(图2)结果表明，云南地区面应变主要有2个高值区(面压缩为负，面拉张为正)，分别为勐海及中甸-丽江附近地区；
面压缩区主要为大寨以北、弥勒-开远及腾冲西北部地区(图2(a))。云南地区最大剪应变高值区主要沿2个条带状纵向分布，分别为永胜-漾濞-施甸及大寨-昆明-通海一带。总体来说，整个云南地区最大剪应变积累呈现北边强南边弱、东西相对稳定特征，大寨以北的区域剪应变率增长最快(图2(b))。
图2 云南地区面应变与最大剪应变Fig.2 Surface strain and maximum shear strain in Yunnan
3.1 面应变分析
图3为漾濞地震前后3个月整个云南地区面应变率演化过程。研究表明，在地震发生前后存在短期应变的快速变化情况，故本文以漾濞地震发生时间2021-05-21为节点，分别分析漾濞地震前后3个月面应变的变化情况。
由图3(a)可以看出，2021-02-15～03-15云南地区面应变压缩区呈纵向倒V字形分布，高值区集中在滇北、文山、施甸-瑞丽一带，面应变拉张区主要集中在滇东及临沧-耿马附近区域；
而03-15～04-15(图3(b))面应变呈环状分布，临沧-耿马一带由拉张迅速转变为挤压，滇北、瑞丽、马街-金平一带由挤压迅速转变为拉张，丽江-永胜、弥勒一带挤压趋势基本保持不变，出现较为明显的面应变正负交替异常现象。由图3(c)可以看出，震前1个月云南地区整体呈现压缩趋势，压缩高值区主要集中在大寨-元谋-楚雄-景东一带；
对比图2面膨胀率变化可以看出，震前1个月应变变化存在显著增强趋势，由之前的压缩拉张交替出现转变为以压缩应变为主。
图3(d)为漾濞地震后1个月面应变率变化，与图3(c)相比，地震发生后，短期内整个云南地区基本呈现拉张状态，说明该区域正在经历震后弹性回弹过程，高值区出现在丽江-漾濞、楚雄-新平附近地区。由图3(e)可以看出，震后第2个月，面应变呈带状分布，压性活动区逐渐增大，滇西北地区最为突出，压缩区域还有中甸-瑞丽、大寨-会泽、耿马地区；
拉张区域有弥勒-文山、丽江-永胜、勐海附近地区。震后第3个月，压缩区域为弥勒-文山一带(图3(f))，整体呈拉张趋势，与图3(d)相比拉张活动有所减弱。总体来看，震后第1个月云南地区面膨胀率整体呈拉张趋势，随后应力逐渐释放，漾濞地震发生在面应变压缩区域。
3.2 最大剪应变率分析
图4为漾濞地震前后3个月整个云南地区最大剪应变率演化过程，从图中可以看出，漾濞地震前3个月，云南地区最大剪应变率积累并不突出，仅在滇北地区最大剪应变具有明显增强趋势，整个云南地区基本处于弱剪应变率区；
漾濞地震后1个月，短期内剪切活动增强，尤其是在滇北、滇西南勐腊-墨江一带形成最大剪应变率高值区；
随后2个月，剪切活动逐渐减弱。
图3 漾濞6.4级地震前后面应变率变化Fig.3 Variation of surface strain rate before and after the Yangbi MS6.4 earthquake
图4 漾濞6.4级地震前后最大剪应变率变化Fig.4 Variation of maximum shear strain rate before and after Yangbi MS6.4 earthquake
研究表明，地震孕育过程会逐渐降低断层两侧速度差异。随着断层附近应变的不断积累，区域应变积累速率逐渐降低，当应变速率降低到一定程度时，断层附近的应变积累达到极限状态而发生破裂。因此，并非较大地震均发生在最大剪应变率的极大值区域，而是发生在高低值转换区域[14]。此次漾濞地震也正好发生在长趋势下最大剪应变率高值区，发震时间则处于短期区域应变积累速率快速降低过程之后。
本文利用GAMIT/GLOBK软件处理2018～2021年云南地区GNSS连续观测站资料，在获取时间序列基础上，采用克里金方法进行插值和最小二乘处理，获取云南地区不同空间尺度的应变特征参数。对漾濞地震前后的应变特征进行分析，得到以下结论：
1)漾濞6.4级地震前，云南地区面应变显著增强，整体呈压缩趋势，最大剪应变率在震前出现短期区域应变积累速率快速降低的现象；
漾濞地震发生后，云南地区面应变整体呈快速拉张状态，最大剪应变率则出现剪切活动增强现象。漾濞地震是长时间应力场异常后短期快速调整过程中应力释放的结果。
2)地震危险区应重点关注面应变压缩区域和最大剪应变高低值转换区域。
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