基于GPS观测的张家口-渤海断裂带活动性

引用本文

陈阜超, 郭良迁, 郑智江. 基于GPS观测的张家口-渤海断裂带活动性[J]. 地震地质, 2020,42(1): 95-108.
CHEN Fu-chao, GUO Liang-qian, ZHENG Zhi-jiang. RESEARCH ON ACTIVITY OF ZHANGJIAKOU-BOHAI FAULT ZONE BASED ON GPS OBSERVATIONS[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2020,42(1): 95-108. 复制到剪切板

DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2020.01.007
Permissions

《地震地质》编辑部所有

基于GPS观测的张家口-渤海断裂带活动性

陈阜超^1,²⁾, 郭良迁²⁾, 郑智江²⁾

1) 武汉大学测绘学院, 武汉 430079

2) 中国地震局第一监测中心, 天津 300180

〔作者简介〕陈阜超, 男, 1985年生, 高级工程师, 现为武汉大学测绘学院大地测量与测量工程专业在读博士研究生, 主要从事大地形变测量与物理大地测量研究, E-mail: chenfuchao1985@163.com。

收稿日期: 2019-03-05

基金项目: 国家自然科学基金(41472180)和中国地震局地震科技星火计划项目(XH16054Y)共同资助

摘要

文中基于1999年、 2007年、 2009年、 2011年、 2013年以及2015年6期GPS区域站观测资料, 计算得到了5个相邻时段中张家口-渤海断裂带的水平形变速率和应变率, 据此研究了该断裂带的活动性演化特征。结果表明, 在5个时段中, 张家口-渤海断裂带的总体形变速率平均为1.74mm/a, 左旋走滑速率平均为1.59mm/a, 压缩速率平均为-0.59mm/a。张家口-渤海断裂带各时段的左旋走滑速率均大于压缩速率, 说明其活动性以左旋走滑活动为主, 兼有压缩运动。在5个时段中最小主应变率均小于0, 为压性, 最大主应变率>0, 为张性。张家口-渤海断裂带的主压应力方向均为NEE-SWW向, 主张应力方向NNW-SSE向; 正应变率均为负数, 为压性; 断裂带的剪应变率值相对于正应变率较大, 表明剪应力较强, 各时段均以左旋剪切应力作用为主。张家口-渤海断裂带的构造活动具有继承性, 在日本3·11大地震后, 其构造活动性呈现逐步减小的趋势。

关键词: GPS水平形变; 张家口-渤海断裂带; 左旋走滑速率; 压缩速率; 正应变率; 剪应变率

中图分类号:P315.2 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2020)01-0095-14

RESEARCH ON ACTIVITY OF ZHANGJIAKOU-BOHAI FAULT ZONE BASED ON GPS OBSERVATIONS

CHEN Fu-chao^1,²⁾, GUO Liang-qian²⁾, ZHENG Zhi-jiang²⁾

1) School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China

2) First Crust Deformation Monitoring and Application Center, CEA, Tianjin 300180, China

Abstract

The northwestern section of the Zhangjiakou-Bohai fault zone starts in the west of Zhangjiakou, extending southeast through Huailai, Shunyi and Tianjin and entering into the Bohai Sea, with a width up to several tens of kilometers, narrow in the west and wide in the east. The Neogene-Quaternary has extended in the northwest and southeast direction, forming a large regional active structure. There are many earthquakes of magnitude 7 or above in the history on the Zhangjiakou-Bohai fault zone and it is also a strong earthquake activity zone in eastern China. Therefore, the modern tectonic activities of this fault zone have an important impact on regional seismic hazard, and are of great significance for earthquake prediction and disaster reduction.
In this paper, using the mobile GPS station observation data of 1999, 2007, 2009, 2011, 2013 and 2015, and with the rigid-linear elastic block motion model equation proposed by LI Yan-xing, the horizontal deformation rate and strain rate of the Zhangjiakou-Bohai fault zone of the five adjacent periods of 1999—2007, 2007—2009, 2009—2011, 2011—2013 and 2013—2015 were calculated, the tectonic activity characteristics and evolution of the fault zone were studied. The results show that in the five periods, the average deformation rate of the Zhangjiakou-Bohai fault zone is 1.74mm/a, the left-lateral strike-slip rate is 1.59mm/a, and the compression rate is -0.59mm/a. The Zhangjiakou-Bohai fault zone is characterized by left-lateral strike-slip and compression on the whole, and the left-lateral strike-slip rate is greater than the compression rate at each period. The strike-slip rate is significantly greater than the compression rate, indicating that the activity of Zhangjiakou-Bohai fault zone is dominated by left-lateral strike-slip faulting with compression. The minimum principal strain rate of the Zhangjiakou-Bohai fault zone in the five periods varies from -12.06×10^-9/a to -4.62×10^-9/a, and the average minimum principal strain axis direction is N63.9°E, with little change in direction. The maximum principal strain rate varies from 1.55×10^-9/a to 5.99×10^-9/a, and the average maximum principal strain axis direction is N333.9°W, the direction does not change much. The strike of the Zhangjiakou-Bohai fault zone is NWW(the overall strike is calculated by N300°W), and the normal strain rate of the fault zone is -5.87×10^-9/a(being compressional), and the shear strain rate is 12.70×10^-9/a. The shear strain rate on the fault zone is about twice the value of the normal strain rate, and the shear strain rate of the fault zone is greater than the normal strain rate, which indicates the shear stress of the 5 periods of 1999—2007, 2007—2009, 2009—2011, 2011—2013 and 2013—2015 is relatively significant, suggesting that the fault plain is dominated by left-lateral shear stress. This suggests that the Japan 3·11 earthquake has little effect on the deformation strain of the Zhangjiakou-Bohai fault zone, and it does not change the nature of activity of the fault zone. The tectonic activity is still inheriting. Since the tectonic activity of the Zhangjiakou-Bohai fault zone has gradually decreased after the Japan 3·11 earthquake, the deformation strain evolution trend has gradually returned to a unified consistent state. Therefore, the deformation strain state of the Zhangjiakou-Bohai fault zone does not have the condition for strong earthquakes.

Keyword: GPS horizontal deformation; Zhangjiakou-Bohai fault zone; left-lateral strike-slip rate; compression rate; normal strain rate; shear strain rate

文章图片

0 引言

NW向的张家口-渤海断裂带是古近纪华北盆地伸展裂陷与北侧燕山隆起带之间的转换带, 其由一系列方向大致相同的断裂延续构成, 总体走向为NW-SE向。张家口-渤海断裂带北西段始于张家口以西, 向SE经怀来、顺义、天津并进入渤海海域, 宽度可达几十km, 西段窄、东段宽。新近纪— 第四纪期间向NW和SE 2个方向扩展, 成为大型区域性活动构造, 是华北亚板块与黑龙江亚板块的分界带。张家口-渤海断裂带是中国东部地区现代活动性强烈的构造带, 历史上曾经发生过唐山7.8级地震(1976年7月28日)、渤海7.4级地震(1969年7月18日)、三河-平谷8级地震(1679年9月2日)以及渤海海峡7级地震(1548年)等多次7级以上大地震, 因此又是一条强震活动带(傅征祥等, 2000)。研究该断裂带现今的活动性对首都圈及环渤海地区的地震危险性分析和防震减灾具有重要的现实意义。

张家口-渤海断裂带的新构造活动为左旋走滑性质(马杏垣, 1989; 徐杰等, 1998)。利用PS资料进行的研究已经证实张家口-渤海断裂带为左旋走滑活动(顾国华等, 1999; 杨国华等, 2003; 王若柏等, 2004)。也有研究认为该断裂带以左旋走滑为主, 不同地段兼有压缩或拉张活动(郭良迁等, 2007, 2011)。本文利用刚性-线弹性块体运动模型, 通过解算1999— 2015年6期观测获得的5个相邻时段的GPS区域网资料, 得到张家口-渤海断裂带的运动参数, 为研究其现今活动性及演化特征提供依据。

1 数据与模型

本研究收集整理了研究区内1999年、 2007年、 2009年、 2011年、 2013年和2015年6期GPS区域站的数据资料, GPS区域站点的分布如图 1 所示。数据解算步骤大致为: 1)利用GAMIT/GLOBK+QOCA软件解算得到GPS区域站点单日解的ENU三维坐标数据, 获得相邻期GPS区域站1999— 2007年、 2007— 2009年、 2009— 2011年、 2011— 2013年和2013— 2015年5个时段ITRF2005框架下的站速度计算结果, 组成5个时段的GPS区域观测站数量分别为157个、 140个、 258个、 249个和288个; 2)由于2011年日本9.0级地震对华北地区产生了显著的同震形变影响, 为此依据该次日本大地震的远场(约90个GPS连续观测站)同震位移(王敏等, 2011)进行空间解析, 获得所有GPS区域站的同震位移结果, 并在解算中予以改正; 3)为了突出华北地区相对运动的差异, 将ITRF2005框架下的水平速度场转换为华北区域无旋转基准(杨国华等, 2005)下的水平速度场; 4)筛选并剔除了(模型拟合前、后2种速度)残差> 3mm/a的GPS区域站点; 5)把该断裂带简化为1条构造线(见图 1 红线); 6)为研究张家口-渤海断裂带的形变应变演化趋势, 利用刚性-线弹性块体运动模型方程, 计算各时段张家口-渤海断裂带的形变应变结果。

	Figure Option View Download New Window
	图 1 张家口-渤海断裂带区域GPS站点分布图Fig. 1 Distribution map of GPS stations in the Zhangjiakou-Bohai fault zone.

以图 1 红线所代表的张家口-渤海断裂带(线)为界将研究区分为近南北2个地质块体, 并将GPS站点划分为2组, 为研究块体运动相互作用在块体边界(张家口-渤海断裂带)产生的活动速率和应变应力状态等运动参数提供了条件。使用刚性-线弹性块体运动模型方程式(1)分别计算两地质块体的运动场和应变场的运动参数, 进而用块体运动参数分别解算断裂带两侧对应点的运动参数, 将两侧对应点的运动参数相减得到断层运动参数(李延兴等, 2003, 2007), 从而得到1999— 2007年、 2007— 2009年、 2009— 2011年、 2011— 2013年和2013— 2015年5个时段的运动参数。

$[\begin{array}{l} v_{e} \\ v_{n} \end{array}]$ =r $[\begin{array}{l} - \sin φ \cos λ & - \sin φ \sin λ & \cos φ \\ \sin λ & - \cos λ & 0 \end{array}] [\begin{array}{l} ω_{x} \\ ω_{y} \\ ω_{z} \end{array}]$ + $[\begin{array}{l} A_{0} & B_{0} \\ B_{0} & C_{0} \end{array}] [\begin{array}{l} x \\ y \end{array}]$ + $\frac{1}{2} [\begin{array}{l} ξ_{1} & ξ_{2} \\ ζ_{1} & ζ_{2} \end{array}] [\begin{array}{l} x^{2} \\ y^{2} \end{array}]$ + $[\begin{array}{l} ξ_{3} \\ ζ_{3} \end{array}]$ xy （1）

其中, ω _x、 ω _y、 ω _z为旋转参数, A₀、 B₀、 C₀、 ξ ₁、 ξ ₂、 ξ ₃、 ζ ₁、 ζ ₂、 ζ ₃为应变参数。方程式左侧为站点运动速率, v_e为EW向运动分量, v_n为SN向运动分量。方程式右侧第一项为整体旋转运动, 第二项到第四项为块体内部的连续变形。

利用模型拟合前后的速率结果可进行模型误差比较分析, 以研究区2013— 2015年时段GPS区域站的速率为例, 在使用模型公式(1)计算参数时, 首先筛选并去除了少数速度差别大的GPS站点和残差> 3mm/a的GPS区域站点。实际计算时, 参与计算参数的站点速率数据的模型拟合残差均小于3mm/a。利用GPS观测数据计算的站点速度(即模型拟合前的站点速度)与模型计算得到的站点速率(即模型拟合后的站速度), 绘制了模型拟合前后的GPS站点速率图(图 2), 由图中可以看到粉红、蓝色2条线基本重合, 个别差异不明显(图中蓝色箭头为实际观测数据计算结果, 粉红色箭头是块体模型拟合计算结果)。结果表明站点E向分量的速率平均为29.90mm/a, 其模型拟合误差为± 0.88mm/a; N向分量的速率平均为-10.78mm/a, 其模型拟合误差为± 0.89mm/a。模型拟合误差与相对应的速率相比较小, 且模型速率误差的绝对值< 1mm/a, 这一结果与相关研究给出的误差结果相近(Shen et al., 2009; 陈长云, 2016)。因此, 利用这些运动状态一致(即模型拟合前后的)的GPS区域站点作为计算数据, 使用块体模型公式获取的计算结果具有可靠性依据, 可为分析研究提供基础数据。

	Figure Option View Download New Window
	图 2 模型拟合前后GPS站点速率比较图Fig. 2 Comparison of movement rates of GPS stations before and after model fitting.

2 活动速率

图 3— 7显示了断裂带NE盘相对SW盘的错动。断裂活动速率是断裂活动程度的特征参数之一。断层两盘的错动矢量与断裂带走向夹角大, 则断裂带的拉张(或压缩)速率就随之增大, 走滑速率也相应减小; 夹角小, 则断裂带的拉张(或压缩)速率就随之减小, 走滑速率也相应增大。断裂的活动速率与其活动性质有关, 分析断裂活动速率对于探讨断裂带的活动程度和性质是必要的, 是判断断裂带地震危险性的基础分析之一。下面将从断裂带两盘的相对位移速率矢量与断裂带的走滑和拉张(或压缩)速率2个方面论述断裂带的活动性。

	Figure Option View Download New Window
	图 3 1999— 2007年张家口-渤海断裂带的形变速率图Fig. 3 Deformation rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 1999— 2007.

	Figure Option View Download New Window
	图 4 2007— 2009年张家口-渤海断裂带的形变速率图Fig. 4 Deformation rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2007— 2009.

	Figure Option View Download New Window
	图 5 2009— 2011年张家口-渤海断裂带的形变速率图Fig. 5 Deformation rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2009— 2011.

	Figure Option View Download New Window
	图 6 2011— 2013年张家口-渤海断裂带的形变速率图Fig. 6 Deformation rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2011— 2013.

	Figure Option View Download New Window
	图 7 2013— 2015年张家口-渤海断裂带的形变速率图Fig. 7 Deformation rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2013— 2015.

在1999— 2007年张家口-渤海断裂带两盘相对活动速率的矢量数据中, 北西段相对较小, 南东段较大, 北西段最小速率为1.81mm/a, 南东段最大速率为2.30mm/a, 整体平均为2.02mm/a。断裂带北东盘向W运动, 从断裂带北西端到南东端错动方向由 N286° W变为S263° W, 平均为 N274° W。断层北西段的错动矢量与断裂带走向的夹角小于南东段(图 3)。断裂带的左旋走滑速率为1.82mm/a, 压缩速率为-0.88mm/a。

2007— 2009年张家口-渤海断裂带两盘相对活动速率矢量从北西端到南东端由1.68mm/a变为1.13mm/a, 平均为1.36mm/a。断裂带北东盘仍然向W运动, 方向由S253° W变为 N292° W, 平均为S268° W(图 4), 北西段的错动矢量与断裂带走向的夹角大于南东段。断裂带的左旋走滑速率为1.16mm/a, 压缩速率为-0.72mm/a。

2009— 2011年张家口-渤海断裂带两盘相对错动速率矢量值为2.07~2.86mm/a, 平均为2.23mm/a, 北西段速率小于南东段。张家口-渤海断裂带北东盘向NW运动, 断层错动方向由断裂带北西端的 N321° W变为南东端的S256° W, 平均为 N287° W(图 5)。断层北西段的错动矢量与断裂带走向的夹角较小, 和断裂带走向近平行, 南东段则较大, 和断裂带走向斜交。断裂带的左旋走滑速率为2.18mm/a, 压缩速率为-0.50mm/a。

2011— 2013年张家口-渤海断裂带错动速率矢量值为1.36~2.04mm/a, 平均为1.47mm/a, 北西段速率大、南东段速率小。断裂带北东盘总体向NW运动, 平均方向为 N281° W(图 6)。断层错动矢量方向为S247° W~N330° W, 断层北西段的错动矢量与断裂带走向的夹角较大, 南东段较小。断裂带的左旋走滑速率为1.39mm/a, 压缩速率-0.48mm/a。

2013— 2015年张家口-渤海断裂带错动速率矢量值0.73~0.78mm/a, 平均速率为0.76mm/a, 北西段速率略大于南东段。断裂北东盘相对南西盘向W运动(图 7), 位移方向为S267.6° W~N277.5° W, 平均为 272.2° NW, 从北西段到南东段运动方向由SW变为NW。断裂带的左旋走滑速率为0.67mm/a, 压缩速率为-0.35mm/a。

表1汇总了5个时段的速率、速率方向以及速率方向变化的有关数据。从表1可以看出, 在1999— 2015年的5个时段中, 张家口-渤海断裂带的总体形变速率平均为1.74mm/a, 左旋走滑速率平均为1.59mm/a, 压缩速率平均为-0.59mm/a, 在5个时段内该断裂带都具有左旋和压缩性质。同时, 各时段的左旋走滑速率均大于压缩速率, 说明张家口-渤海断裂带的活动性以左旋走滑为主(左旋走滑速率为0.67~2.18mm/a), 兼具压缩(压缩速率为-0.88~-0.35mm/a)的形变状态。 5个时段中, 2009— 2011年的位移速率和走滑速率都达到最大, 同时平均位移方向的角度也达到最大, 位移方向变化的区间也具有显著增大的特点, 明显有别于其它时段的平均位移方向和变化区间; 5个时段中压缩速率变化的规律性较强, 随着时间的推进似有逐步减小的趋势。 2013— 2015年位移速率、走滑速率、压缩速率和速率方向的变化区间均为5个时段中最小的。

表1 各时段速率及方向 Table1 Rate and direction of each time period

3 主应变率

断裂带上的主应变是作用于断裂带主应力的反映。断裂带的正应变是垂直于断裂带走向的应变, 是作用于断裂带的正应力的表现, 断裂带的剪应变是作用于断裂带上的剪应力的反映, 二者均为断裂带受作用力状态的表征, 与断裂带孕育地震的过程有重要关系。下面将从断裂带的主应变率、正应变率和剪应变率3个方面来论述断裂带的应变-应力特征(杨博等, 2010; 纪静等, 2015)。

张家口-渤海断裂带在1999— 2007年、 2007— 2009年、 2009— 2011年、 2011— 2013年和2013— 2015年5个时段中的主应变轴方向表明, 最小主应变轴均为NEE-SWW向, 最大主应变轴为NNW-SSE向(图 8— 12)。主应变轴方向反映了张家口-渤海断裂带主要受NEE-SWW向的主压应力和NNW-SSE向的主张应力作用。张家口-渤海断裂带的总体走向为 N300° W, 2个应力主轴均与断裂带的走向斜交, 断裂带与压应力主轴的夹角较大, 与张应力轴的夹角较小, 在该作用下张家口-渤海断裂带发生挤压-剪切活动。作用于张家口-渤海断裂带的主压应力与华北地区的总体主压应力方向基本相同。

	Figure Option View Download New Window
	图 8 1999— 2007年张家口-渤海断裂带的主应变率Fig. 8 Principal strain rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 1999— 2007.

	Figure Option View Download New Window
	图 9 2007— 2009年张家口-渤海断裂带的主应变率Fig. 9 Principal strain rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2007— 2009.

	Figure Option View Download New Window
	图 10 2009— 2011年张家口-渤海断裂带的主应变率Fig. 10 Principal strain rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2009— 2011.

	Figure Option View Download New Window
	图 11 2011— 2013年张家口-渤海断裂带的主应变率Fig. 11 Principal strain rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2011— 2013.

	Figure Option View Download New Window
	图 12 2013— 2015年张家口-渤海断裂带的主应变率Fig. 12 Principal strain rate of Zhangjiakou-Bohai fault zone during 2013— 2015.

1999— 2007年张家口-渤海断裂带的最小主应变轴方向为 N56° ~71° E(图 8), 最小主应变率为(-15.10~-9.93)× 10^-9/a, 最大主应变轴方向为 N326° ~341° W, 最大主应变率为(3.83~5.19)× 10^-9/a, 最小主应变率的绝对值大于最大主应变率的绝对值, 说明作用于断裂带的主压应力大于张应力。该时段张家口-渤海断裂带北西段的最小主应变率小于南东段, 表明南东段主压应力相对较大。张家口-渤海断裂带的最大主应变率总体差异较小, 北西段略大于南东段。

1999— 2007年张家口-渤海断裂带的正应变率(即垂直于断裂带走向方向上的应变率)为-7.30× 10^-9/a, 剪应变率(即平行于断裂带走向上的剪应变率, 正值为右旋剪切应变, 负值为左旋剪切应变)为-15.01× 10^-9/a, 正应变率的绝对值小于剪应变率的绝对值, 表明作用于断层面上的剪应力大于压应力, 断裂带上的剪切应力相对显著。

2007— 2009年张家口-渤海断裂带的最小主应变轴的方向为 N53.3° ~70.3° E, 最小主应变率为(-12.31~-5.14)× 10^-9/a, 最大主应变轴的方向为 N323.3° ~340.3° W, 最大主应变率为(1.38~3.91)× 10^-9/a(图 9), 最小主应变率的绝对值大于最大主应变率的绝对值, 与前一时段类似。该结果表明作用于张家口-渤海断裂带的NEE-SWW方向的主压应力占主导地位。该时段内, 张家口-渤海断裂带北西段的最小主应变率相对较大, 南东段较小, 北西段的主压应力相对较强; 断裂带的最大主应变率较小, 与前一时段不同, 此时段内北西段的主张应力小于南东段。

2007— 2009年张家口-渤海断裂带上的正应变率为-5.99× 10^-9/a, 剪应变率为-9.37× 10^-9/a, 剪应变率的绝对值大于正应变率的绝对值, 反映断层面上的压应力作用小于剪切应力, 与前期所受的作用力大致相同, 但断层面上的压应力和剪应力均弱于前期。

2009— 2011年张家口-渤海断裂带的最小主应变轴方向为 N52.7° ~87.8° E, 最小主应变率为(-19.99~-6.27)× 10^-9/a, 北西段的量值小于南东段; 最大主应变轴的方向是 N322.7° ~357.8° W, 最大主应变率为(3.75~11.18)× 10^-9/a, 北西段的量值大于南东段。在张家口-渤海断裂带的北西段最小主应变率的量值小于最大主应变率, 而南东段则相反(图 10), 说明张家口-渤海断裂带北西段的主张应力大于主压应力, 南东段的主压应力大于主张应力。该时段内断裂带的主压应力也是北西段小、南东段大; 主张应力分布相反。 2009— 2011年张家口-渤海断裂带的正应变率为-4.54× 10^-9/a, 剪应变率为-16.53× 10^-9/a, 剪应变率的绝对值大于正应变率的绝对值, 断层面所受的剪应力作用大于压应力。

2011— 2013年张家口-渤海断裂带的最小主应变轴方向为 N50.9° ~89.6° E, 最小主应变率为(-15.25~-2.64)× 10^-9/a, 北西段的量值大于南东段(图 11); 最大主应变轴方向为 N320.9° ~359.6° W, 最大主应变率为(1.27~8.22)× 10^-9/a, 北西段的量值小于南东段。以上结果表明, 断裂带北西段的主压应力作用显著, 主张应力作用较弱; 南东段的主张应力大于主压应力。

2011— 2013年张家口-渤海断裂带上的正应变率为-4.33× 10^-9/a, 剪应变率为-10.10× 10^-9/a, 剪应变率的绝对值大于正应变率的绝对值, 说明断裂面上的剪应力大于压应力。

2013— 2015年张家口-渤海断裂带的最小主应变率为(-5.12~-4.14)× 10^-9/a, 北西段的最小主应变率量值大于南东段(图 12), 最小主应变轴方向为 N61.6° ~62.9° E; 最大主应变率为(1.31~1.84)× 10^-9/a, 南东段的量值大于北西段, 最大主应变轴方向为 N331.6° ~332.9° W。该时段张家口-渤海断裂带主要受NEE-SWW向压应力和NNW-SSE向张应力的作用, 压应力明显大于张应力。

2013— 2015年张家口-渤海断裂带的正应变率为-2.89× 10^-9/a, 剪应变率为-5.59× 10^-9/a, 表明断裂面的压应力小于剪应力。

上述分析表明, 1999— 2015年张家口-渤海断裂带的最小主应变率均小于0, 为压缩性质, 最大主应变率> 0, 为拉张性质。 1999— 2007年张家口-渤海断裂带的最小主应变率量值最大, 2013— 2015年最小; 最大主应变率量值在2009— 2011年达到最大, 在2013— 2015年最小。 1999— 2015年最小主应变率似有减小的趋势, 而最大主应变率的变化则较为复杂, 反映出主压应力有所减小、主张应力变化不规则的特征。张家口-渤海断裂带的主压应力方向均为NEE-SWW向(N59.3° ~68.5° E), 主张应力方向为NNW-SSE向。 1999— 2015年张家口-渤海断裂带的正应变率均为负数, 为压缩性质; 断裂带的剪应变率比正应变率更大, 表明剪应力较强, 各时段均以左旋剪切应力作用为主。

4 讨论与结论

本文主要对张家口-渤海断裂带的形变和应变进行了详细的讨论。已有的很多研究(方颖等, 2009; 陈长云, 2016)针对该断裂带的分段性进行了详细讨论, 断裂带两侧区域的形变、应变也有文章论述和涉及(徐杰等, 1998; 江在森等, 2000; 杨国华等, 2001; 王若柏等, 2004; 纪静等, 2016), 因此本文对这2方面的研究内容均没有进行深入讨论。与已有研究成果相比, GPS观测的新资料数量多、密度大、质量好、信息丰富, 且研究结果均以量化指标给出, 相比定性和半定量的结果更为真实可靠。

通过对1999— 2015年间6期GPS区域观测站点复测资料的计算, 获得了张家口-渤海断裂带的活动速率和应变率, 发现其活动性以左旋走滑为主, 兼具压缩性质, 平均速率为1.74mm/a, 其中左旋走滑速率为1.59mm/a, 压缩速率为-0.69mm/a。断裂带各时段的活动速率为0.76~2.23mm/a, 压缩速率为-0.35~-0.88mm/a, 走滑速率为0.67~2.18mm/a。本研究的结果与已有的研究结论基本一致(徐杰等, 1998; 王若柏等, 2004; 方颖等, 2009; 陈长云, 2016)。

5个时段中, 2009— 2011年断裂带的位移速率和走滑速率最大, 同时平均位移方向也最大, 位移方向变化的区间具有显著增大的特点, 明显有别于其它时段的平均位移方向和变化区间, 且应变率也有类似结果。以上结果说明, 尽管对GPS区域台站进行了3· 11日本大地震的同震形变改正, 但张家口-渤海断裂带的形变、应变状态仍然对3· 11日本大地震的作用产生了响应。虽然构造带的运动性质没有发生改变, 但还是产生了可分辨的影响。 2013— 2015年断裂带的位移速率、走滑速率、压缩速率和速率方向的变化区间均是5个时段中最小的, 反映出日本大地震后张家口-渤海断裂带的形变、应变逐步恢复一致状态的趋势。

1999— 2015年张家口-渤海断裂带的最小主应变率为-10.32× 10^-9/a, 属压缩性质, 最小主应变轴方向为N63.9° E, 最大主应变率为4.00× 10^-9/a, 属拉张性质, 最大主应变轴方向为 N333.9° W, 表明断裂带受NEE-SWW向主压应力和NNW-SSE向的主张应力的共同作用, 其中主压应力相对较大。断裂带的正应变率为-5.87× 10^-9/a, 剪应变率为12.70× 10^-9/a。剪应变率相对较大, 反映出断裂面上的剪应力相对显著。

1999— 2015年各时段的最小主应变率为(-12.06~-4.62)× 10^-9/a, 最大主应变率为(1.55~5.99)× 10^-9/a, 主应力轴比较稳定, 方向变化不大。

综上分析可知, 虽然张家口-渤海断裂带的构造活动状态受到了近期大地震的影响, 但总体而言影响不显著, 构造活动具有继承性。目前张家口-渤海断裂带的形变、应变状态正处于震后调整阶段, 形变、应变量级较小, 其形变、应变演化趋势向着逐步恢复较为一致的状态发展, 目前该断裂带从形变、应变状态而言不具备发生强震的条件。

参考文献

文献列表

[1]	陈长云. 2016. 张家口-渤海断裂带分段运动变形特征分析[J]. 地震, 36(1): 1—11. CHEN Chang-yun. 2016. Characteristics of segmentary motion and deformation along the Zhangjiakou-Bohai Fault[J]. Earthquake, 36(1): 1—11(in Chinese). [本文引用:3]
[2]	方颖, 张晶. 2009. 张家口-渤海断裂带分段活动性研究[J]. 地震, 29(3): 136—140. FANG Ying, ZHANG Jing. 2009. Study of the segmentary activities in the Zhangjiakou-Bohai fault system[J]. Earthquake, 29(3): 136—140(in Chinese). [本文引用:2]
[3]	傅征祥, 刘杰, 刘桂萍. 2000. 张家口-蓬莱断裂带的中长期强地震危险性研究[J]. 中国地震, 16(4): 334—341. FU Zheng-xiang, LIU Jie, LIU Gui-ping. 2000. Research on medium- and long-term seismic risk in Zhangjiakou-Penglai fault zone[J]. Earthquake Research in China, 16(4): 334—341(in Chinese). [本文引用:1]
[4]	顾国华, 王若柏, 孙惠娟, 等. 1999. 华北地区GPS形变测量结果及其地震地质意义[J]. 地震地质, 21(2): 97—104. GU Guo-hua, WANG Ruo-bai, SUN Hui-juan, et al. 1999. Results of GPS surveys for crustal deformation in North China and their implications to earthquake geology[J]. Seismology and Geology, 21(2): 97—104(in Chinese). [本文引用:1]
[5]	郭良迁, 薄万举, 杨国华, 等. 2011. 华北1999—2009年水平形变应变场特征[J]. 大地测量与地球动力学, 31(3): 1—5. GUO Liang-qian, BO Wan-ju, YANG Guo-hua, et al. 2011. Characteristics of horizontal deformation-strain field in North China from 1999 to 2009[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 31(3): 1—5(in Chinese). [本文引用:1]
[6]	郭良迁, 马青, 杨国华. 2007. 华北地区主要构造带的现代运动和应变[J]. 国际地震动态, (7): 67—75. GUO Liang-qian, MA Qing, YANG Guo-hua. 2007. Contemporary motion and strain of major tectonic zones in North China[J]. Recent Developments in World Seismology, (7): 67—75(in Chinese). [本文引用:1]
[7]	纪静, 郭良迁, 陈聚忠. 2016. 基于GPS观测的张渤带形变[J]. 华北地震科学, 34(3): 37—41. JI Jing, GUO Liang-qian, CHEN Ju-zhong. 2016. Zhangjiakou-Bohai seismic belt deformation based on GPS observation[J]. North China Earthquake Sciences, 34(3): 37—41(in Chinese). [本文引用:1]
[8]	纪静, 刘芳, 闫成国. 2015. 天津北部地区现今构造活动性研究[J]. 大地测量与地球动力学, 35(6): 974—978. JI Jing, LIU Fang, YAN Cheng-guo. 2015. Research on recent tectonic activity in north area of Tianjin[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 35(6): 974—978(in Chinese). [本文引用:1]
[9]	江在森, 张希. 2000. 华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征[J]. 地球物理学报, 43(5): 657—665. JIANG Zai-sen, ZHANG Xi. 2000. Characteristics of recent horizontal movement and strain-stress field in the crust of North China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 43(5): 657—665(in Chinese). [本文引用:1]
[10]	李延兴, 张静华, 何建坤, 等. 2007. 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, 50(2): 437—447. LI Yan-xing, ZHANG Jing-hua, HE Jian-kun, et al. 2007. Current-day tectonic motion and intraplate deformation-strain field obtained from space geodesy in the Pacific plate[J]. Chinese Journal of Geophysics, 50(2): 437—447(in Chinese). [本文引用:1]
[11]	李延兴, 张静华, 周伟, 等. 2003. 汶川 M_S8. 0地震孕育发生的机制与动力学问题[J]. 地球物理学报, 46(3): 519—530. LI Yan-xing, ZHANG Jing-hua, ZHOU Wei, et al. 2003. The mechanism and dynamics of the generation and occurrence for Wenchuan M_S8. 0 earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 46(3): 519—530(in Chinese). [本文引用:1]
[12]	马杏垣. 1989. 中国岩石圈动力学图集[CM]. 北京: 中国地图出版社. MA Xing-yuan. 1989. Lithospheric Dynamics Atlas of China[CM]. China Cartographic Publishing House, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[13]	王敏, 李强, 王凡, 等. 2011. 全球定位系统测定的2011年日本宫城 M_W9. 0地震远场同震位移[J]. 科学通报, 56(20): 1593—1596. WANG Min, LI Qiang, WANG Fan, et al. 2011. Far-field coseismic displacements associated with the 2011 Tohoku-Oki earthquake in Japan observed by Global Positioning System[J]. Chinese Science Bulletin, 56(20): 1593—1596(in Chinese). [本文引用:1]
[14]	王若柏, 顾国华, 徐杰, 等. 2004. 张家口-渤海地震构造带的地壳形变研究[J]. 地震地质, 26(4): 586—596. WANG Ruo-bai, GU Guo-hua, XU Jie, et al. 2004. Discussion on characteristics of crustal deformation along the Zhangjiakou-Bohai seismotectonic zone[J]. Seismology and Geology, 26(4): 586—596(in Chinese). [本文引用:3]
[15]	徐杰, 宋长青, 楚全芝. 1998. 张家口-蓬莱断裂带地震构造特征的初步探讨[J]. 地震地质, 20(2): 146—154. XU Jie, SONG Chang-qing, CHU Quan-zhi. 1998. Preliminary study on the seismotectonic characters of the Zhangjiakou-Penglai fault zone[J]. Seismology and Geology, 20(2): 146—154(in Chinese). [本文引用:3]
[16]	杨博, 张风霜, 占伟, 等. 2010. 水平运动场滤波试验与应变计算[J]. 大地测量与地球动力学, 30(5): 106—112. YANG Bo, ZHANG Feng-shuang, ZHAN Wei, et al. 2010. Experiment for filtering horizontal movement field and its strain calculation[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 30(5): 106—112(in Chinese). [本文引用:1]
[17]	杨国华, 韩月萍, 王敏. 2003. 近10年华北地壳水平运动的若干特征[J]. 中国地震, 19(4): 324—333. YANG Guo-hua, HAN Yue-ping, WANG Min. 2003. Characteristics of the horizontal crustal movement of North China in the last decade[J]. Earthquake Research in China, 19(4): 324—333(in Chinese). [本文引用:1]
[18]	杨国华, 韩月萍, 张凤兰. 2001. 利用GPS复测结果确定华北不同运动性质单元及活动方式[J]. 地震学报, 23(1): 1—10. YANG Guo-hua, HAN Yue-ping, ZHANG Feng-lan. 2001. Determination of active units with different kinematic property and their activity pattern in North China based on the data from GPS remeasurements[J]. Acta Seismologica Sinica, 23(1): 1—10(in Chinese). [本文引用:1]
[19]	杨国华, 江在森, 武艳强, 等. 2005. 中国大陆整体无净旋转基准及其应用[J]. 大地测量与地球动力学, 25(4): 6—10. YANG Guo-hua, JIANG Zai-sen, WU Yan-qiang, et al. 2005. No-net-rotation on crustal movement of China mainland and its application[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 25(4): 6—10(in Chinese). [本文引用:1]
[20]	Shen Z, Zhao C, Yin A, et al. 2009. Contemporary crustal deformation in East Asia constrained by global positioning system measurements[J]. Journal of Geophysical Research, 105(B3): 5721—5734. [本文引用:1]

2016

0.0

... 陈长云, 2016) ...

... 陈长云, 2016)针对该断裂带的分段性进行了详细讨论, 断裂带两侧区域的形变、应变也有文章论述和涉及(徐杰等, 1998 ...

... 陈长云, 2016) ...

2009

0.0

... 已有的很多研究(方颖等, 2009 ...

... 方颖等, 2009 ...

2000

0.0

... 4级地震(1969年7月18日)、三河-平谷8级地震(1679年9月2日)以及渤海海峡7级地震(1548年)等多次7级以上大地震, 因此又是一条强震活动带(傅征祥等, 2000) ...

1999

0.0

顾国华, 王若柏, 孙惠娟, 等. 1999. 华北地区GPS形变测量结果及其地震地质意义[J]. 地震地质, 21(2): 97—104.

Guo-hua

, WANG

Ruo-bai

, SUN

Hui-juan

, et al. 1999. Results of GPS surveys for crustal deformation in North China and their implications to earthquake geology[J]. Seismology and Geology, 21(2): 97—104(in Chinese).

This paper briefly introduces the GPS (Global Positioning System)field surveys for crustal deformation in North China in 1995 and 1996,the processing of the observation data with the Bernese software,results of the horizontal displacements,strain and the vertical displacements The implications of the tectonic movement are analysed seismogeologically and it is suggested that the horizontal crustal deformation observed by GPS may reveal some information of activities of upper crust blocks

1. Center for Analysis and Prediction, CSB, Beijing 100036; 2. First Crustal Deformation Monitoring Center, CSB, Tianjin 300180

简要介绍了华北地区GPS形变监测网1995～1996年两次观测概况,利用伯尔尼软件进行数据处理的主要过程、水平形变计算与应变分析的方法和结果及垂直形变的结果。分析了GPS成果的地震地质意义,认为GPS观测到的水平形变可能反映了上地壳层块构造活动的某些特征。

... 利用PS资料进行的研究已经证实张家口-渤海断裂带为左旋走滑活动(顾国华等, 1999 ...

2011

0.0

郭良迁, 薄万举, 杨国华, 等. 2011. 华北1999—2009年水平形变应变场特征[J]. 大地测量与地球动力学, 31(3): 1—5.

GUO

Liang-qian

, BO

Wan-ju

, YANG

Guo-hua

, et al. 2011. Characteristics of horizontal deformation-strain field in North China from 1999 to 2009[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 31(3): 1—5(in Chinese).

On the basis ofcubic spline function and stack InSAR,we used the GPS data of more than 10 years andover 200 SAR images from 2003 to 2007 to calculate the 3D velocity diagram in the area including Kashi depression and the border region of Pamir and the south Tianshan. There is an obvious boundary feature for the vertical changes in Kashi depression where its north boundary is the south Atushi fault, its sorthwest boundary is the Wupar fault and its east boundary is the Tarim basin. The vertical changes within the interior of Kashi depression is featured by subsidence at 1mm/a, while the peripheral region is featured by uplift at 1mm/a and decreasing from east to west. The front boundary between the basement of Tarim basin, the south Tianshan and the Pamir Plateau are south Autshi fault and Wupar fault. The vertical change of Keping nappe is characteristiced by its tectonics structure. The fold belts uplift and the vally area subside at a rate about 1--1.5 mm/a. Although the Puchang fault crosscuts the Keping nappe, there are not obvious vertical changes in both sides revealed from profiles across the fault. The lateral changes of the shorten rate of Tianshan across Puchang fault from GPS are evident, which indicates that the Puchang fault is a quasi transform fault dominated by strike slip.

Institute of Seismology, China Earthquake Administration,Wuhan 430071

利用喀什地区10年间的GPS点位观测及200多景2003—2007年间的SAR图像，采取层叠InSAR技术获得了喀什坳陷区与南天山及帕米尔块体的现今构造活动的垂直速度场，结果表明：喀什坳陷区的垂直运动具有明显的分界特征，北部以阿图什南翼断层为界，西南以乌泊尔断层为界，东部为塔里木盆地所围限的喀什坳陷区垂直形变表现为下沉，幅度约1 mm/a, 而喀什坳陷区的外围为隆升，幅度约为1 mm/a,隆升速度由西往东逐渐减小，表明塔里木盆地基底与南天山及帕米尔高原交界的前缘界线分别为阿图什南翼断层及乌泊尔断层；柯坪推覆构造体内的垂直运动与主要推覆体的构造活动密切相关，即山体褶皱带隆升，谷地沉降,隆升及沉降的速率约为1~-1.5 mm/a；普昌断裂虽然横切柯坪推覆构造体，但横跨该断裂的剖面表明普昌断裂两侧没有明显的垂直形变运动，进一步表明普昌断层作为“类转换断层”，其运动以走滑为主。

... 也有研究认为该断裂带以左旋走滑为主, 不同地段兼有压缩或拉张活动(郭良迁等, 2007, 2011) ...

2007

0.0

郭良迁, 马青, 杨国华. 2007. 华北地区主要构造带的现代运动和应变[J]. 国际地震动态, (7): 67—75.

GUO

Liang-qian

, MA

Qing

, YANG

Guo-hua

. 2007. Contemporary motion and strain of major tectonic zones in North China[J]. Recent Developments in World Seismology, (7): 67—75(in Chinese).

根据网络工程在华北地区1999-2001-2004年的GPS观测资料,计算求解了垂直于断裂构造带走向的线应变率(即断层正应变率)和平行于断裂构造带走向的剪应变率,求解了断裂带的水平错动速率,研究了断裂带的位移和应变状态.断层正应变率表明北东、北北东向断裂带为北段挤压,南段拉张,东西向断裂带和北西向断裂带在华北东部地段为挤压,西部地带为拉张.1999年至2004年的断裂带的正应变率和剪应变率量值都在37×10-9/a以内.断层在水平方向上的活动表明,东西向断裂带和北西向断裂带以左旋运动为主,不同地段兼有拉张或挤压,北东、北北东向断裂带挤压或拉张活动较显著,不同地段兼有右旋或左旋运动.

... 也有研究认为该断裂带以左旋走滑为主, 不同地段兼有压缩或拉张活动(郭良迁等, 2007, 2011) ...

2016

0.0

... 纪静等, 2016), 因此本文对这2方面的研究内容均没有进行深入讨论 ...

2015

0.0

纪静, 刘芳, 闫成国. 2015. 天津北部地区现今构造活动性研究[J]. 大地测量与地球动力学, 35(6): 974—978.

Jing

, LIU

Fang

, YAN

Cheng-guo

. 2015. Research on recent tectonic activity in north area of Tianjin[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 35(6): 974—978(in Chinese).

By using the least-square method constrained by the co-seismic deformations of the Wenchuan earthquake derived from GPS, we inverse the slip models, with and without considering ramp-decollement separately. Based on the slip models obtained, we simulate the co-seismic gravity changes. The results show that the co-seismic horizontal deformation of the GPS stations and the gravity changes of the gravity stations modeled by the slip model with ramp-decollement are both closer to the actual measurements. This verifies that a large-scale nearly horizontal ramp-decollement,which existed at the southern part of the mid-fracture of the Longmenshan, has participated in the co-seismic slip of Wenchuan earthquake.

Earthquake Administration of Tianjin Municipality, 19 Youyi Road, Tianjin 300201,China

收集整理天津北部地区1990~2012共23期水准复测资料和GPS连续站资料，利用拟合计算方法剔除水准沉降干扰和GPS周期干扰，计算宝坻断裂和蓟运河断裂的垂直形变量，分析本区地壳垂直形变趋势。结果表明，燕山山前的蓟县-宝坻地区垂直形变形态受燕山隆起带控制，研究区南部主要受华北平原坳陷带控制|现今宝坻断裂活动以逆断为主，蓟运河断裂以正断为主，这两条断裂带的垂直形变趋势变化与华北地区地震有一定的对应。

... 纪静等, 2015) ...

2000

0.0

江在森, 张希. 2000. 华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征[J]. 地球物理学报, 43(5): 657—665.

JIANG

Zai-sen

, ZHANG

. 2000. Characteristics of recent horizontal movement and strain-stress field in the crust of North China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 43(5): 657—665(in Chinese).

The data from North China GPS monitoring network in 1992, 1995 and 1996 are used to obtain the distribution patterns of relative horizontal displacement field and strain field in North China area with the aid of least square collocation. Preliminary results show that during 1992—1995 the horizontal displacement and strain fields in North China exhibited an inhomogeneous compressive movement as a whole, during 1995—1996, the east of monitoring area still took horizontal compressive movement as major, but the west of monitoring area mainly appeared tensional movement. The regions where direction and amplitude of horizontal movement remarkably changes and strain is high are mainly located at block boundary belts and nearby main fracture belts. The north east fracture which is the south boundary of Yanshan fault block shows relative notable sinistral movement. Moreover, high value region of maximum shear strain and superficial expansion in this area is in Tianjing, Beijing, Tangshan area. Combining with DDA method, preliminary analysis shows that there exists obvious difference of tectonic stress in the east and the west of North China demonstrated by GPS observation of 1992—1995, the east of North China mainly appears east west direction compressive stress, but the south north direction teutonic stress in the west of North China is obviously larger than that of the east. [

The Second Crustal Deformation Monitoring Center, China Seimological Bureau, Xi’an 710054, China

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992—1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995— 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动（方向、大小）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法（DDA）初步分析认为 ,1 992— 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .

... 江在森等, 2000 ...

2007

0.0

李延兴, 张静华, 何建坤, 等. 2007. 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, 50(2): 437—447.

Yan-xing

, ZHANG

Jing-hua

, HE

Jian-kun

, et al. 2007. Current-day tectonic motion and intraplate deformation-strain field obtained from space geodesy in the Pacific plate[J]. Chinese Journal of Geophysics, 50(2): 437—447(in Chinese).

In this paper we present a plate elastic motion equation, and based on the space geodetic data of the Pacific plate (PCFC), create an elastic motion model for the PCFC. The coincidence of this model with the plate real motion status is obviously better than that of the rigid motion model. Our research indicates that the angular velocity of the currentday rotation of the PCFC is 0037°/Ma larger than the average in the past 3 Ma. The horizontal deformation within the PCFC is evident. In the region to the north of 15°S and to the west of 2045°E, there exists a consistent westtrending deformation with the rates of 08～35 mm/a and 10～34 mm/a in the NW and SW directions, respectively. In the southeastern region of the plate, there exists a coincident east_trending deformation with the rates of 15～18 mm/a and 28～91 mm/a in the NE and SE directions, respectively. The spatial variation of horizontal strain field within the PCFC is regular. In the northwestern part of the PCFC, the principal compressive strain axis is NW-SE and the principal compressive strain rate is larger than the principal tensile strain rate; while in the southeastern part of the PCFC, the principal compressive strain axis is NE-SW and the principal tensile strain rate is larger than the principal compressive strain rate. The southeast boundary of the PCFC is a spreading one. The principal tensile strain rate near the boundary is the largest (average: 151×10-9/a) and the principal tensile strain axis is basically consistent with the extending direction of the oceanic ridge; the northwest boundary of the PCFC is an underthrusting one. The principal compressive strain rate near the boundary is the largest (average: 075×10-9/a) and the principal compressive strain axis is basically coincident with the underthrusting direction of the PCFC.

1 First Crust Monitoring and Application Center, China Earthquake Administration, Tianjin 300180, China 2 Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China 3 Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200030, China 4 Institute of Equipment Technology and Command, Beijing 101416, China

推导了板块的弹性运动方程.根据太平洋板块(PCFC)上空间大地测量的观测结果，建立了PCFC的弹性运动模型，该模型与板块实际运动状态的符合程度明显地优于刚体运动模型.研究表明：PCFC现今旋转的角速度比过去3Ma的平均值大0037°/Ma；在PCFC内部存在明显的水平形变，在15°S以北和2045°E以西地区存在一致的向西形变，北西与南西方向的形变速率分别为08～35 mm/a与10～34 mm/a；在板块的东南区存在一致的向东形变，北东与南东方向的形变速率分别为15～18 mm/a与28～91 mm/a.PCFC内部水平应变场的空间变化是有规律的，在PCFC的西北部，主压应变轴为NW-SE方向，主压应变率大于主张应变率；在PCFC的东南部，主压应变轴为NE-SW方向，主张应变率大于主压应变率；PCFC的东南边界是扩张边界，边界附近的主张应变率最大（平均为151×10-9/a），主张应变轴基本上与洋中脊的扩张方向一致；PCFC的西北边界是俯冲边界，边界附近的主压应变率最大（平均为075×10-9/a），主压应变轴基本上与太平洋板块的俯冲方向一致.

... 使用刚性-线弹性块体运动模型方程式(1)分别计算两地质块体的运动场和应变场的运动参数, 进而用块体运动参数分别解算断裂带两侧对应点的运动参数, 将两侧对应点的运动参数相减得到断层运动参数(李延兴等, 2003, 2007), 从而得到1999#cod#x02014 ...

2003

0.0

1989

0.0

... 张家口-渤海断裂带的新构造活动为左旋走滑性质(马杏垣, 1989 ...

2011

0.0

王敏, 李强, 王凡, 等. 2011. 全球定位系统测定的2011年日本宫城 M_W9. 0地震远场同震位移[J]. 科学通报, 56(20): 1593—1596.

WANG

Min

, LI

Qiang

, WANG

Fan

, et al. 2011. Far-field coseismic displacements associated with the 2011 Tohoku-Oki earthquake in Japan observed by Global Positioning System[J]. Chinese Science Bulletin, 56(20): 1593—1596(in Chinese).

据覆盖日本全境的GEONET 网络GPS 观测资料显示, 2011 年3 月11 日的日本宫城 M W 9.0 级地震造成日本半岛向东移动, 最大达到了5.3 m. 利用国家重大科技基础设施项目“中国大陆构造环境监测网络”的GPS 观测资料, 分析此次地震对中国大陆构造形变场的同震影响,结果显示, 地震造成我国东北和华北地区产生毫米至厘米级的同震水平位移, 最大值为35 mm.通过应变分析发现, 地震导致东北和华北地区一系列北北东走向的断裂产生了不同程度的张性应变. 虽然在东北地区张性应变相对比较明显, 最大处约为40 nano-strain, 但对断裂带的静态库仑应力加载有限, 不会对区域地震活动产生大的影响.

... 0级地震对华北地区产生了显著的同震形变影响, 为此依据该次日本大地震的远场(约90个GPS连续观测站)同震位移(王敏等, 2011)进行空间解析, 获得所有GPS区域站的同震位移结果, 并在解算中予以改正 ...

2004

0.0

王若柏, 顾国华, 徐杰, 等. 2004. 张家口-渤海地震构造带的地壳形变研究[J]. 地震地质, 26(4): 586—596.

WANG

Ruo-bai

, GU

Guo-hua

, XU

Jie

, et al. 2004. Discussion on characteristics of crustal deformation along the Zhangjiakou-Bohai seismotectonic zone[J]. Seismology and Geology, 26(4): 586—596(in Chinese).

The Zhangjiakou-Bohai fault zone in the northern part of North China area is a seismotectonic zone controlling the present-day strong earthquake activity. Under the effect of NEE-directing regional principal compressive stress,a series of NE trending active tectonic zones were engendered in this area. Together with the Zhangjiakou-Bohai fault zone,they make up a group of conjugate shear fracturing systems,controlling the occurrence of the present-day strong earthquakes. This paper focuses mainly on the feature of crustal deformation around this fault zone. The secular GPS crustal deformation image has reflected the relatively complete left-lateral strike-slip movement of this active fault zone. However,the crustal deformation images of different stages indicate that a series of NE-trending large-scale anomalous gradient zones appeared along the Zhangjiakou-Bohai zone before the occurrence of moderate strong earthquakes. These anomalous zones have indicated separately the activities of the Tangshan-Hejian,Sanhe-Laishui and Yan-huai-Shanxi seismotectonic zones,and represented the medium term precursors of the moderate strong earthquake along the Zhangjiakou-Bohai fault zone. Furthermore,the results of this study suggest that the crustal deformation that appears before the occurrence of strong earthquake reflects the strain activity in the deep seismogenic zone,while the disorderly and unsystematic crustal deformation images that occur after the occurrence of strong earthquake reflect the adjusting movement of the covering strata.

1. First Crust Monuoring and Application Center, China Earthquake Administration, Tianjin 300180, China; 2. Institute of Earthquake Science, China Earthquake Administration, Beijing 100036, China; 3. Institnte of Geolog, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China

华北北部地区的张家口-渤海断裂带是控制现代强震的一条地震构造带。新近纪以来,在区域NEE向主压应力的作用下,新发育了一系列的NE向构造活动带,与张家口-渤海断裂带组成1组共轭的剪切破裂系统,控制了近代强震的发生。文中主要探讨了这条断裂带的地壳形变特征。长趋势GPS地壳形变图像反映了这条活动断裂带相对完整的左旋走滑活动。分期的地壳形变图像揭示了在中强地震前,沿该断裂带出现一系列的NE向梯度异常带,分别指示了唐山-河间、三河-涞水以及延怀-山西地震构造活动带的活动,表明了沿张家口-渤海断裂带出现了中强地震的中期前兆。研究认为,强震前地壳形变揭示的是深部蕴震层的应变活动信息,而强震之后比较杂乱的图像特征体现了盖层的调整运动。

... 王若柏等, 2004) ...

... 王若柏等, 2004 ...

1998

0.0

徐杰, 宋长青, 楚全芝. 1998. 张家口-蓬莱断裂带地震构造特征的初步探讨[J]. 地震地质, 20(2): 146—154.

Jie

, SONG

Chang-qing

, CHU

Quan-zhi

. 1998. Preliminary study on the seismotectonic characters of the Zhangjiakou-Penglai fault zone[J]. Seismology and Geology, 20(2): 146—154(in Chinese).

The Zhangjiakou penglai Northwest trending fault zone is an important seismotectonic zone in North China.We have done a preliminary study about its seismotectonic characters on the basis of the geological,geophsical and seismic activity data.The fault zone,which consists of nearly 20 NW-NWW trending faults,is a crust structure one which has an important controlling effect on the regional teconics of the Cenozoic Era.The fault zone is left lateral slip on the whole.In the Palaeogene period the zone's middle part was very active,after that its northwest and southeast sections became active in the Neogene period.The fault zone merges with several NE trending active teconic zone,so it owns a kind of tectonic combination that NW and NE trending faults intersect each other and includes 5 complex tectonic merging parts.The major earthquakes of M ≥6 and most of middle small earthquakes assemble these parts.Both NW and NE trending fualts can cause earthquakes.So it demonstrates the character of conjugate ruptures.But the NE trending fault can produce bigger earthquakes than those of NW trending fault.The Zhangbei Shangyi 6.2 earthquake can be the result of northwestward extending along this fault zone.

Insitiute of Geology, Seismology Bureau of China, Beijing 100029

北西向张家口-蓬莱断裂带由近20条北西至北西西向断裂组成,是一条对新生代区域地质构造发育起到重要控制作用的地壳构造带。断裂带新生代活动由中部向西北和东南部发展,总体表现左旋走滑性质。断裂带有山西断陷盆地带等几条北东向活动构造带与之交汇,形成北西和北东向两组断裂相互交切的构造组合,出现5个复杂的构造交接段。6级以上强震和大多数中小地震群集于这些地段,其中北西和北东向断裂都可能发生地震,显示共轭破裂错动特征,但北东向断裂发生的地震强度较大。张北-尚义6.2级地震发生于断裂带与山西断陷盆地带交接段的西缘,是断裂带向西北扩展的结果。

... 徐杰等, 1998) ...

... 陈长云, 2016)针对该断裂带的分段性进行了详细讨论, 断裂带两侧区域的形变、应变也有文章论述和涉及(徐杰等, 1998 ...

... 本研究的结果与已有的研究结论基本一致(徐杰等, 1998 ...

2010

0.0

杨博, 张风霜, 占伟, 等. 2010. 水平运动场滤波试验与应变计算[J]. 大地测量与地球动力学, 30(5): 106—112.

YANG

, ZHANG

Feng-shuang

, ZHAN

Wei

, et al. 2010. Experiment for filtering horizontal movement field and its strain calculation[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 30(5): 106—112(in Chinese).

GNSS data provides us with the necessary foundation for revealing crustal deformation, but it is difficult to utilize or acquire appropriately various crustal deformation information because of the existence of all kinds of noise. From the aspect of continuous variation, filtering and analyzing by use of the multikernel function are proposed. This method some has characteristics as follows.1)The filtering and information separation at every different level can be realized.2)The analytic expression of the horizontal movement field can be obtained. 3) The various strain parameters of the continuous strain field can be conveniently computed. The example of filtering and strain compution with this method based on GNSS results in North China is given.

First Crust Monitoring and Application Center, CEA, Tianjin 300180

GNSS观测资料为揭示地壳形变提供了必要依据，但由于噪声的存在使得地壳形变信息难以恰当地被利用或获取。从连续变化的角度出发，提出利用多核函数进行滤波与解析。该方法有如下特点：1）可实现对水平运动场进行不同层次的滤波与信息分离；2）可获得水平运动场的数学解析；3）可便利地计算连续应变场的各类应变参量。利用华北地区GNSS结果，给出利用该方法进行滤波与应变计算的实际算例。

... 下面将从断裂带的主应变率、正应变率和剪应变率3个方面来论述断裂带的应变-应力特征(杨博等, 2010 ...

2003

0.0

... 杨国华等, 2003 ...

2001

0.0

... 杨国华等, 2001 ...

2005

0.0

... 3)为了突出华北地区相对运动的差异, 将ITRF2005框架下的水平速度场转换为华北区域无旋转基准(杨国华等, 2005)下的水平速度场 ...

2009

0.0

... 1mm/a, 这一结果与相关研究给出的误差结果相近(Shen et al ...