大陆地壳形变及其动力学机制是地学领域的重要研究方向和热点问题。以GNSS为代表的现代大地测量技术是研究地壳形变及其变化特征的主要手段，特别是在中、大尺度上能较为精确地反映地壳形变特征。许多学者分别利用GNSS、水准、重力等大地测量资料研究大陆地壳形变特征及驱动机制^[1-6]，为地球物理机制、地震长期危险性预测等提供参考。

川滇地区位于青藏高原东南缘，是欧亚板块和印度板块相互作用的边缘地带，属于我国南北地震带区域。其地质构造结构复杂，构造活动强烈，地震发生频度高且强度大，是我国地壳形变最为突出的地区。国内外学者对该区域进行了大量研究，主要包括：利用GNSS、水准等大地测量数据研究川滇地区地壳形变空间分布特征^[7-9]；结合大地测量与地质资料研究区域内龙门山、鲜水河等深大断裂演化特征^[10-13]；结合大地测量与地震资料进行地壳形变与强震关联性分析与研究^[14-16]；大震前后地壳形变与断裂带活动对比及机制分析等^[17-18]。

随着“中国地壳运动观测网络”、“中国大陆构造环境监测网络”(统称“陆态网”)的实施，GNSS站点分布更加密集，而川滇地区成为我国陆态网基准站分布非常密集的地区之一，极大提高了GNSS数据的空间、时间分辨率，为川滇地区地壳形变研究提供了更加丰富、更为精确的数据资源。本文利用川滇地区GNSS数据，通过多期GNSS复测得到的速率变化，建立区域应变率场，研究川滇地区地壳形变动态变化，分析强震前后应变率变化特征。

1 GNSS数据分析与速度场模型构建

采用1999~2015年陆态网GNSS观测数据和四川省CORS网2010~2015年的观测数据。对站点进行筛选，剔除时间较短、数据较差的站点。2009年前数据全部来源于“中国地壳运动观测网络”，主要采用了296座观测站数据，包括4座基准站。2009年后，随着“中国大陆构造环境监测网络”的建设，提高了站点分布密度，选用514座观测站数据，包括82座基准站，选取四川CORS网中观测超过2 a、较为稳定的83座CORS站数据。

首先利用GAMIT/GLOBK软件对GNSS数据进行处理，获取各站单日解时间序列及ITRF2008框架下1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年站点年速率。通过欧亚板块15座稳定的基准站，解算ITRF2008框架与欧亚框架之间的最佳欧拉旋转矢量，将GNSS水平运动速度场归算到欧亚参考框架下(图 1)。各站点N、E方向单日解平均中误差分别为2.0 mm、2.3 mm，年速率中误差为1.3 mm/a。

相对于欧亚框架，川滇地区地壳水平运动速率普遍在2~20 mm/a之间，高值区主要位于鲜水河断裂北部。2007~2009年时段汶川地震后，运动速率有所增加，主要在3~30 mm/a之间，高值区主要位于龙门山断裂西侧、鲜水河断裂北部，最大达32 mm/a。特别是龙门山断裂西侧，其在2009年后水平运动量级明显增加，参考赵静等^[12]的研究结果，运动增强可能是震前闭锁状态震后得到释放的过程。

利用实测速度场，参考江在森等^[18]提出的方法，采用最小二乘配置建立川滇地区统一速度场模型。为保障多期速度场推估模型所反映的变形频域具有一致性，采用高斯型函数^[19]构建观测信号协方差阵的函数模型参数，以控制连续分布信号的空间分布顾及到不同频域范围。

通过解算1999~2004年实测速度场，对川滇地区及周边GNSS站速度场协方差矩阵进行统计，结果如图 2所示。

选取高斯模型参数k=0.002 4用于构建实测站点、格网点之间速度场协方差矩阵，计算0.25°×0.25°连续分布的格网速度场模型(图 3)。

格网速度场反映了区域内运动的整体特征，川滇西部地区存在一个明显的右旋趋势，而在东部则呈现运动速率递减的趋势。显示地壳运动由西向东受到东部华南板块阻挡，东向运动逐步衰减，转为南向运动的整体趋势。图 3可以看出，1999~2004年期与2004~2007年期主要差异表现在西北部鲜水河断裂周边，2004~2007年期出现较明显增大趋势；2007~2009年期相比2004~2007年期，龙门山断裂以西地区运动速率明显增大，显示汶川地震对地壳运动影响效应；2009~2011年可以认为是汶川震后调整影响，龙门山以西地区运动速率较大，显示调整仍在持续；2011~2013年在西部羌塘块体、中部川滇块体，运动速率都有所下降，显示汶川地震对该区域调整开始减弱，相比2009~2011年期，龙门山地区运动速率没有明显变化，而在滇西南运动速率有较小趋势；2013~2015年期与2011~2013年期整体运动趋势变化不大，部分区域有所调整。

2 川滇地区地壳应变率场动态变化特征

GNSS直接观测所获得的地壳运动速率随参考框架的不同而变化，不具有唯一性。但基于速度场解算的地壳应变张量与参考框架的选取无关，且可以更加详细地反映地壳形变特征、主要作用力方向等。参考江在森等^[18]提出的方法，采用最小二乘配置方法，利用连续分布的格网速度场，通过应变率与位移速度的偏导关系，计算川滇地区1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年、2013~2015年的应变率场(图 4、图 5)。

图 4反映川滇地区连续变化的最大剪应变率。整体上看，最大剪应变率随时间呈现不同形态。1999~2004年最大剪切应变率的高值区域主要位于龙门山断裂西北、理塘断裂西侧、云南昭通南部，约为30~40 nanostrian/a，特别是云南昭通南部小江断裂东侧出现明显的高值区，对照该地区2003年、2004年连续发生5级以上地震，应变率一定程度上反映了地震引发的周边地壳较大形变。2004~2007年最大剪应变率有所降低，高值区主要位于鲜水河断裂中部，在龙门山断裂西侧有明显下降趋势，剪应变率减小为-5~5 nanostrian/a，同时在云南南部红河断裂周边也存在较为明显的下降。2007~2009年随着汶川地震等强震的发生，原来的应变高值区变为低值区，而原来的低值区出现高值区，特别是位于汶川地震周边地区和四川、云南交界处中段变化最为明显。2009~2011年变化主要集中在云南普洱、小江断裂周边，主要高值区集中在鲜水河断裂、小江断裂、安宁河断裂周边，龙门山断裂周边变化较小。2011~2013年剪应变率整体较小，高值区主要集中在四川雅安北部映秀-北川断裂。2013~2015年区域内除龙门山断裂西北部有1个明显高值区外，应变率基本趋于一致，约为5~15 nanostrian/a，其原因可能是由于这期间该区域发生了对地壳表面影响较大的四川雅安7.0级地震，加之发生在该区域内的5级以上地震，使得川滇地区整体应变率平衡，但在龙门山断裂周边仍存在发生较大地震的危险性。

图 5反映连续变化的面膨胀应变率。整个川滇地区基本呈现较轻微的挤压和拉张特征，典型量值在-40~40 nanostrian/a之间，在长时间尺度内变化不显著。整体而言，从地壳表面挤压和拉张特性分析，川滇地区以拉张形变为主，并伴有少量的挤压形变，但局部地区变化较为明显，不同时期均有高值区出现。1999~2004年面膨胀率与剪应变率分布基本一致。2004~2007年汶川地震前，龙门山断裂西侧呈现明显的压缩变形。2007~2009年、2009~2011年四川平原区、四川云南交界带、云南大部地区出现收缩变形特征，地壳应变率分布更加复杂。震后面膨胀率在多处出现明显高值区，主要集中在四川绵阳、雅安、云南昆明、普洱等地，这表明震后形变场的调整较大。2011~2013年、2013~2015年整体变化较为平稳，除个别区域外，整体面膨胀率在-5~5 nanostrian/a之间。2013~2015年在龙门山断裂西、北侧有明显的收缩变形。

3 结语

本文利用多期GNSS观测数据，建立了1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年、2013~2015年共6期速度场模型，并基于速度场模型计算了应变率场，以更直观地反映川滇地区地壳形变时空连续动态变化特征。

建立的多期GNSS速度场模型显示，川滇区域地壳水平运动整体以继承性运动为主，趋势基本一致，总体保持北强南弱、西强东弱、以菱形块体为主顺时针旋转的特征，但在量级上有所变化，其内部分布变化也更为复杂。特别是在龙门山西侧，地壳运动速率在汶川地震后明显增加。

川滇地区应变率的大小及空间分布发生较为明显的变化，应变率较大区域主要位于龙门山断裂、鲜水河断裂、小江断裂等深大断裂周边，表明川滇地区断裂活动对地壳形变控制影响作用显著。对比2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年应变率图像可以发现，2008年汶川地震调整影响范围较大，龙门山断裂带南段显示受到持续加载而逐渐收缩的变形特征，鲜水河断裂南侧则表现为应变积累的收缩变形特征，川滇地块在中、北部呈现近东西向挤压变形、南北向拉张变形特征。在2011~2015年、2013~2015年2个时段龙门山断裂带存在较大的应变率变化特征，说明由于受到其西侧巴颜喀拉地块的推挤，龙门山断裂仍存在应变积累的现象，其周边依然有发生强震的危险性。

总体上看，川滇地区地壳形变趋于活跃，特别是在主要活动断裂周边，运动及应变率明显增加，近年来该地区多次发生强震，表明地壳形变与地震具有一定的相关性，有必要进行长期的跟踪研究。同时，为更好地揭示川滇地区地壳形变特征及动力学机理，还需要对断裂活动、地块运动及其机理进行进一步研究和讨论。