基于GPS观测研究中国东北地区现今地壳形变特征

摘要

基于中国东北和俄罗斯远东东南部2012-2017年的GPS观测数据,利用包含年周期、半年周期、线性项和阶跃项的函数模型拟合GPS站坐标时间序列,得到ITRF2014下的速度场,并进一步转换到欧亚参考框架下得到相对欧亚板块的速度场.基于多尺度球面小波方法解算应变率场,并分析了其空间分布特征,同时研究了各GPS站对2011年日本东北Mw9.0大地震的震后松弛响应特征和背景形变场特征.结果 表明:①若不扣除日本东北大地震的松弛效应,相对欧亚板块中国东北主体上表现为东南方向运动,在依兰伊通断裂和嫩江断裂带之间,地壳表现为逆时针旋转,其他区域向东南方向运动,方向一致性较好,在敦化—密山断裂东侧速度大小明显增加.敦化—密山断裂和依兰—伊通断裂两侧拉张量分别为3.96±0.04mm/a和0.71±0.05 mm/a,两条断裂的剪切运动不明显.总体上,面应变率显示出NW SE向的拉张和NE SW向的挤压,面应变率显示出依兰—伊通断裂南端、嫩江断裂带北端和俄罗斯远东东南部呈挤压状态.在依兰—伊通断裂、敦化—密山断裂南侧以及俄罗斯远东东南部最大剪应变率相对较大.②各GPS测站对2011年日本东北Mw9.0大地震震后松弛的响应整体上表现为东南向运动,松弛形变量随震中距增加而减小.松弛效应的面应变率总体上表现为NW SE向的拉张和NE-SW向的挤压,面应变率显示出依兰—伊通、敦化—密山断裂南端、嫩江断裂带北端以及俄罗斯远东地区具有挤压特征,其他地区表现为拉张特征.中国与俄罗斯远东边界南端存在一个明显的最大剪应变率高值区.③扣除日本东北Mw9.0大地震引起的松弛变形后,总体上面应变率仍然表现为NW SE向的拉张和NE-SW向的挤压,面应变率最大值仍然位于依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂南端、第二松花江断裂带以及俄罗斯远东和中国边界最南段.在依兰—伊通断裂、敦化—密山断裂南端,中国与俄罗斯远东边界南端的最大剪应变率高值区仍然存在,表明这些地区应变积累较快,并且一直在持续.