地震活动主要由地壳中的断层发生破裂引起，因此，对地壳中岩石所处的地质环境及地下构造的力学状态进行研究对理解地震活动具有重要意义。正确理解地质构造的活动过程需要对作用于岩石上的应力系统进行分析，从而对构造活动进行量化描述，为地震研究提供理论依据。应变表示物体变形的程度，其中面应变表示物体面积膨胀或收缩的程度，而面应变的异常与地震活动的特性存在正相关性^[1-5]，针对面应变及其异常变化的研究对未来强震危险区的判识具有重要意义。

由于前人对应变的研究较专注于准静态，对区域面膨胀长期连续的动态时间序列的研究较少，本文基于2011年以来云南地区GNSS连续观测站的资料，利用GAMIT/GLOBK软件处理获得高精度、高时空分辨率的数据，再通过数学方法加入时间维度，获取云南地区的网格面应变时间序列，并结合相应地质构造背景对云南地区的地壳活动情况进行分析，尝试提取具有前兆意义的异常信号，为云南地区强震危险区的预报判定提供一定参考。

1 数据处理 1.1 网格面应变获取

选取云南地区59个GNSS连续跟踪站观测到的静态数据，利用GAMIT软件获得测站的单日区域松弛解，然后通过GLOBK软件将区域单日松弛解和SOPAC提供的IGS全球单天无约束解结合起来得到ITRF2014框架下的站点单天坐标，进一步获取每个站点的测站位移时间序列，再将云南地区(97°~107°E，21°~29°N)由南至北、由西向东划分为1°×1°的矩形网格并编号(图 1)。通过Kriging插值计算得到不同格网的位移数据，并按照平面应变计算公式计算不同格网的应变分量，具体计算步骤见文献[6]。

1.2 网格面应变异常获取

若地块为刚性，则此地块应只发生旋转或位移，面应变为0，即外部应力无法改变地块的内部状态。但实际上，由于包围块体的断层在震间孕育并不断积累弹性应变，块体内部次级断层甚至隐伏断层也在累积应变，块体的面应变并不为0，无法以“完美”刚性块体存在。此时块体的运动状态将以面应变强弱的形式表现出来，通过块体的历史状态建立线性回归模型，若块体的形变或状态发生异常，必定会与原有的回归模型产生较大的残差^[5]。本文通过回归分析方法对面应变时序进行分析，以2倍中误差为界限将超出的网格判定为异常，并以异常网格作为依据，结合实际震例探讨地震事件与面应变短期异常的关系。

2 不同区域面应变背景特征分析

云南位于印度板块与欧亚板块的大陆碰撞带东缘，受印度板块由西向东的强烈挤压及印度板块对西藏板块的正向运动派生的川滇菱形板块由北向南强烈锲入的共同影响，云南地区强震频发，且地震性质大多属构造地震。研究云南地区的大地构造，并将构造与区域面膨胀时间序列相互关联，对理解云南区域的地震活动及发震机理具有重要意义。

云南地区的大地构造可按红河断裂和小江断裂划分为腾冲块体、保山块体、兰坪-思茅弧后盆地、盐源-丽江陆缘坳陷、滇中坳陷、康滇古隆起、滇东坳褶带等7个构造单元^[7-8]，如图 1所示。按格网划分后的面膨胀时间序列对7个构造单元进行综合分析：

1) 腾冲块体(Tc)：位于冈瓦纳(印度)和欧亚(扬子)大陆的碰撞带，地处冈底斯-念青唐古拉褶皱系中的泸水-腾冲褶皱带中，新构造运动剧烈抬升，是东特提斯构造带的重要组成部分，总体上表现为东部断裂密集、南北向呈明显的线型构造特征。由图 1可知，腾冲块体分别对应30、31、41号格网，其面膨胀时间序列见图 2。由图可知，腾冲块体内主要的3个块体经去趋势后整体处于波动状态，面应变波动较缓，少有面应变超出2倍标准差的情况产生，说明腾冲块体活动特性主要以动态调整为主，面应变无趋势性系统增强。2011年以来，块体内共发生5级以上地震3次，且较大概率发生在面应变曲线超出2倍标准差即异常出现后一段时间内。

2) 保山块体(Bs)：受块体中主干断裂澜沧江断裂的影响，区内断裂构造线主要呈近EW、SE、NE和NW向展布，比较重要的有瓦窑河-云县断裂、南汀河断裂和近NS向的柯街断裂等。由图 1可知，保山块体主要对应12、22、32号格网，结合图 3可知，块体内应变运动趋势具有一定的连续性，即若块体处于膨胀状态，则会保持一段时间的膨胀，较少有跳变产生，而造成应变状态突然改变的原因可能和地震的孕育有关，如沧源地震。

3) 滇中坳陷(Dz)：位于红河断裂以北、程海断裂与元谋绿汁江断裂之间，属康滇菱形块体^[8]。由图 1可知，滇中坳陷主要对应34和44号格网，结合图 4可知，34号格网的面应变波动较为平缓，少有面应变超过2倍标准差的情况，可能与其对应的坳陷区内断裂较少或较不活跃有关；另外，44号格网作为相邻格网，与34号格网在2014年前的变化趋势较为同步，之后却出现不同，数值上44号格网远大于34号格网，这可能与44号格网受四川块体挤压、格网代表区域的构造活动在2014年后较为活跃有关。

4) 兰坪-思茅弧后盆地(LS)：位于澜沧江造山带和哀牢山造山带之间，属于中新生代规模较大的沉积盆地，处于欧亚板块的过渡地带，北段为兰坪盆地，南段为思茅盆地。区内发育有大规模的推覆造山带，伴有红河断裂、哀牢山断裂、九甲-安定断裂、阿墨江断裂、澜沧江断裂，蕨坝山-阿扎古-大箐断裂带、阿郎断裂带及耈河-诗礼断裂带等^[8]。兰坪-思茅弧后盆地2011~2018年较为活跃，发生地震事件较多，为云南地区较为活跃的块体，主要对应14、23、24、42号格网。由图 5可知，盆地内面应变变化较为剧烈，曲线波动经常达到甚至超过2倍标准差，从地震事件角度看，地震多发育于应变曲线超过2倍标准差即应变运动过度收缩、膨胀或方向突然改变后的一段时间内，洱源地震、景谷地震、漾濞地震等均表现出相似的应变特征。

5) 盐源-丽江陆缘坳陷(YL)：位于小金河-三江口-龙蟠-剑川断裂带和金河-程海断裂带之间，处于青藏特提斯构造域与扬子大陆板块构造域之间。结合图 1和6可知，盐源-丽江陆缘坳陷主要对应53和63号应变格网，2个格网在2015年以前均表现出逐渐收缩状态，之后却都逐渐变为膨胀状态，但整体上波动较为平缓，少有超过2倍标准差的情况。区内少有地震发生，说明盐源-丽江陆缘坳陷等地质构造活动较不活跃，后期发生地震的概率较低。

6) 康滇古隆起(Kd)：西以元谋绿汁江断裂为界，东至小江断裂，位于康滇菱形块体东部，呈SN向长条状，山脉及河流均与构造线同向，主要断裂含NS向的普渡河断裂和汤郎-易门断裂。康滇古隆起主要对应35和45号格网，其面膨胀序列见图 7。由图 7可知，康滇古隆起整体构造活动较为平缓，少有面应变超过2倍标准差的情况。45号格网所对应的面应变具有一定的粘滞性，会呈现“稳定-波动-稳定”的活动特性，可能与格网对应区域的周期性构造活动有关。同时古隆起内35号格网较45号格网活动更为活跃，这可能与35号格网内发育的断裂构造多于45号格网有关。2018-08前夕，35和45号格网的面应变均出现突然加速膨胀且超过2倍标准差的情况，而2018-08-13、2018-08-14位于35号格网内的通海连续发生2次5.0级地震，说明基于长时间地质构造跟踪的面应变时间序列与地震活动具有较好的相关性。

7) 滇东块体(Dd)：构造单元上，滇东地块是扬子地台的一部分，其主要断裂为小江断裂，是该块体与川滇菱形块体的边界。大环境上，其北部受青藏高原物质东南流入的影响，逐渐成为地震活跃地带。滇东块体对应46、56、66、67号格网，其面膨胀序列见图 8，由图可知，块体活动较为剧烈，在2015年之前整体呈逐渐收缩状态，2015年之后却开始逐渐膨胀，并出现平衡波动的状态，说明近期块体内部的地下构造活动较为平缓，发生较大地震的概率较低，但因滇东块体位于地震活跃带，后期仍需持续跟踪。滇东块体在2014年有多个面应变曲线表现出极度收缩且超过2倍限差的情况，并于2014-04-05发生永善5.3级地震，2014-08-03发生鲁甸6.5级地震，2014-08-17发生永善5.0级地震，面应变曲线的波动情况与这些地震均呈现较高的一致性，说明结合长期的应变时间序列与区域应变背景特征进行分析，获取的块体运动特性和挖掘的地震孕育活动具有一定的科学有效性。

3 面应变短期异常和地震事件之间的关系探讨

地震的孕育活动包含多个已知或未知的孕育因子，不同因子可能会在地质构造运动中共同作用，造成不同时空尺度的地壳运动，并以面膨胀等异常指标的形式通过数值变化表现出来，即面应变异常可能与地震存在一定的正相关性。以2013-08-28德钦5.1级地震为例分析地震发生前区域面膨胀格网活动的过程，并通过对发震过程与面膨胀进行分析，尝试建立面膨胀异常与地震构造活动的宏观关系，探讨面膨胀异常过程与区域地震孕育活动的相关性。假设：1)地震为一系列信号随机累积的活动；2)面膨胀为地表运动物质向周边辐射、聚集或运动的宏观表现，地震会将不同的活动特性以“面应变”信号的形式展现，面膨胀异常出现的次数可能含有地质构造活动信息及异常情况。以格网序号作为分组条件，统计各个格网超过2倍标准差的异常个数，但由于用到“求和”方式的累加运算，异常信号可能包含不同尺度的地震信息，若2个地震时间较近，则格网的异常信号可能是多个地震信息的叠加。因此，在震例分析过程中需要统计区域历史地震信息，排除已进行能量释放的地震信号。同时，地下物质由于受重力约束只能是连续运动，即某个异常的格网可能对周边格网进行扰动，但不能跳过周边格网进行跨越式扰动。因此，在分析信号的同时，还需将地震格网周边格网的异常清零，获取面应变异常个数的信息。

对德钦地震的格网面膨胀异常次数进行统计，德钦地震震中附近上一次地震为2013-04-20芦山地震，故对2013-04-21~2013-08-28的次数进行统计，同时排除区域内5级以下地震，得到高概率区，即61、37、60、36号异常格网，统计结果见表 1。

出现高异常次数的面膨胀异常格网36与37号、60与61号格网均为邻近格网，说明这2个区域可能为地震发生的高概率区域。由异常格网曲线(图 9)可知，在地震发生前夕，虽然36与37号格网的面膨胀在6、7月份存在超过2倍标准差的现象，但次数比60和61号格网的次数少，且在时间尺度上，36、37号格网的异常出现时间为6月，60、61号格网为7月中旬，60和61号格网的异常时间更靠近德钦地震的发震时间；同时，在面膨胀的量级上，36、37号格网也远小于61号格网的2.07×10^－8。结合区域地质构造情况(图 10)来看，格网异常预示的地震更有可能发生在61号格网附近。在地震发生前，60与61号格网均由面收缩快速转为面膨胀，极有可能对香格里拉-得荣震区附近存在的NW向德钦-中甸-大具断裂^[9]造成震前闭锁失衡，进而发生地震。

4 结语

本文利用2011年以来云南地区GNSS观测资料计算面应变时间序列，通过对其进行回归分析获取面应变异常，并结合云南地区构造运动背景特征及德钦地震震前格网异常信号进行探索研究。结果表明：1)根据不同格网的面应变时间序列，结合地质构造背景，对区域面应变情况进行长期跟踪具有重要意义，将面膨胀时间序列与块体构造信息结合起来，能够从时间维度上更好、更细微地理解区域地壳运动的长期背景特征。2)本文采用的面膨胀异常分析方法首先计算面应变异常并统计格网的异常次数，再排除5级以下地震影响，并结合区域断裂地质信息对区域运动状态及断裂危险性进行分析。该方法能一定程度地统计区域构造活动信息，具有较优的实际应用价值。通过对德钦地震进行分析可知，该分析方法对地震预报具有一定的指示作用。