2018, Vol. 38
三峡重庆地区位于华南地震区的长江中游地震带，长江三峡水利库区85%的地域位于该地区，是全国地震重点监视防御区。区域内基本构造格架以NE、NEE向的褶皱及断裂为主(华蓥山断裂、七曜山-金佛山断裂、方斗山断裂、彭水断裂等)，是重庆地区地震活动的主要聚集区。本文利用GPS连续观测资料、四分量钻孔应变资料及数字地震波资料，结合地震分布，综合研究该地区现今地壳水平形变场、测点受力压张性时空变化及相应区域构造应力场特征，为地壳构造稳定性研究及地震趋势预测提供参考。
1 形变场特征为监测三峡175 m蓄水后重庆地区的地壳形变及地震，沿长江重庆段布设15个GPS连续观测基准站及7个钻孔应变仪(图 1)，自2008年开始运行。
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图 1 GPS站及钻孔应变仪分布 Fig. 1 Distribution of GPS stations and borehole strain instruments |
利用GAMIT/GLOBK 10.4对2008~2015年GPS数据进行处理，采用ITRF2008框架、SP3精密星历，并加入分布较为均匀且自身稳定、观测数据较为完整的27个IGS站点以及7个四川省站点、3个湖北省站点。平差后得到站点的运动速率，运用RESLM整体旋转线性模型计算应变率场[1-2]。
各站点相对重庆丰都龙河基准站(FDLH)的速率如图 2所示。可以看出，重庆地区GPS站运动速率整体平稳，地壳变形量较小，约0~3 mm/a，具有一定的右旋特征。垫江新民站(DJXM)2012~2013年发生多次设备故障，数据质量较差，速率可信度较低；石柱站(SZHU)2008~2011年速率较大，可能属于异常。
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图 2 相对丰都龙河站速率 Fig. 2 The deformation rates relative to FDLH |
最大剪应变如图 3所示，在渝西南、渝东北及渝东南分别出现高梯度带，属于地震多发地区，如2009年荣昌M4.0地震、2010年潼南M5.0地震、荣昌M4.2、M4.8地震、2013年石柱M4.5地震、2016年荣昌M4.8地震，震中和最大剪应变较好地反映了三峡重庆地区构造最活跃的区域。
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图 3 最大剪应变率等值线 Fig. 3 The maximum shear strain rates |
以6个钻孔观测设备2009-01-01~2015-03-01观测资料的增量值为基础[3](垫江新民台由于孔壁问题，2010年进行了水泥灌浆改造，该台数据基准为2011-01-01~2015-03-01)，采用日均值进行处理分析[4]，对四分量观测数据逐月进行相对校正[5]，运用自检特性对比分析相对校正前后应变相关系数，得出各站点钻孔应变观测资料的可靠性[6]，然后进行绝对校正[7]。各站点正北方向顺时针为序的主应变方向时变序列如图 4所示，6个钻孔观测设备均在观测初期的主应变方向波动较大，其他时段均较稳定，说明三峡重庆地区各钻孔测点的应变状态总体较为稳定。
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图 4 6个钻孔应变站点的主应变方向变化 Fig. 4 Principal strain direction change of six borehole strain sites |
根据地质构造和地震活动的空间集中程度，将研究区域划分为一区(29.0~29.7°N，105.1~106.2°E)和二区(29.8~31.0°N，107.6~108.9°E)，筛选研究区内432个M≤3.0地震事件的初动符号数据，利用许忠淮等[8]提出的格点尝试扫描法求取小震综合断层面解，寻找时间稳定的空间规律性，推断区域构造应力场的方向特征。小震综合断层面解结果如图 5所示，可以看出，重庆多震地区基本上处于以NWW~SEE向水平主压应力与NNE~SSW向的主张应力为主的现代构造应力场中。
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图 5 震源机制解 Fig. 5 The focal mechanism solutions |
通过RELSM模型得到研究区各GPS站的主压应变率、主张应变率及主压应变的方位角(图 6)。可以看出，三峡重庆地区构造应力场表现为压性特征，主压应变方向基本一致，为NW方向(蓝色箭头)。
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图 6 构造应力场 Fig. 6 Tectonic stress field |
四分量钻孔应变资料所得的各站正北方向顺时针为序的主应变方向时变序列较为稳定。将主应变方向时变序列取均值，获得站点所处局部地区的构造应力特征(红色箭头)。结果显示，钻孔应变仪所在区域主压应变存在较大差异，渝东北(奉节红土、万州、梁平复平)呈压性特征，方向为NWW，与GPS结果较为一致；渝中部(石柱黄水、垫江新民)呈压性特征，方向为NE，与GPS结果有所差异；渝西南(巴南石龙)呈张性特征，方向为NWW，与GPS结果不一致。
石柱黄水台、垫江新民台GPS与钻孔应变在主压应力方向上的差异存在两种可能：一是两种观测手段自身特点决定了结果不可能完全一致；二是反映了该台站地表及地下深部的微小差异运动。两种观测手段在巴南石龙台呈现出完全不一致的结果，有待进一步研究。结合震源机制解综合认为，三峡重庆地区整体呈现压性特征，主压应力方向以NW向为主，部分区域呈现出NE向的特征，该特征体现了三峡重庆地区的地质构造背景[9-10]，即研究区处于中国南北向构造带的东侧，属于东、西板块运动的中间过渡地区，构造应力场受青藏地块、华北地块、印度洋板块和太平洋板块的作用，主压应力方向从NWW逐渐转变为NNE。
3 结语利用重庆地区的连续形变观测资料及数字地震波数据，得到该地区的水平形变场及最大剪应变和主张压应力分布，结果表明：
1) 重庆地区无明显运动速度差异，站点间相对形变速率为0~3 mm/a，具有右旋运动特征。
2) 重庆地区呈NW向挤压的应变状态，其中主压应力方向以NW为主，部分区域呈NE向。
3) 最大剪应变等值线相对高值区集中在华蓥山断裂、七曜山-金佛山断裂、巫山断裂等地震多发地区，较好地反映了重庆地区构造最活跃的区域。
4) 不同观测手段之间呈现的差异表明，研究区内部构造运动具有不一致性，需要结合多种手段进行研究。
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