摘要根据2004年和2007年GPS复测资料，计算出中国大陆的水平主应变数据，显示出各亚板块的主压应变轴方向与震源机制解的P轴和用地质方法得到的主压应力轴基本一致，表明在区域上和长时期中，地壳的构造应力场是相对稳定的．中国大陆西部的青藏亚板块和新疆亚板块的主压应力轴，为南北向及北北东一南南西向，受欧亚板块和印度板块相互碰撞而产生的作用力的控制；东部的黑龙江亚板块和华北亚板块的主压应变轴，为北东东一南西西向，显示出受欧亚板块与北美板块、太平洋板块碰撞俯冲产生的作用力影响，同时也受青藏亚板块和新疆亚板块侧向作用力的影响；华南亚板块的主压应变轴，为北西西～南东东向，反映出受菲律滨海板块与欧亚板块碰撞产生的作用力影响，同时也受青藏亚板块侧向作用力的影响．通过比较2004-2007年与2001-2004年的主压应变轴方向，反映出两个时间段各亚板块的主压应力作用方向基本一致，只是主应力轴方向集中程度有一定差别．前后两个时间段不同单元的面应变率显示，压性变化为主的数量减少，张性变化为主的数量有所增多。
关键词 GPS 应变场压应变轴 应力 构造活动
引言
     自20世纪80年代开始，GPS被应用于地壳运动观测，9O年代在中国得到迅速推广．1999年网络工程建设了中国大陆统一的GPS监测网，在1999年、2001年、2004年和2007年进行了复测．网络工程的建设和施测，有力地促进了地学研究的深入．GPS观测资料在地球动力学，地壳现代构造活动，地震形成的机理和预测，以及火山活动等不同方面，发挥着越来越重要的作用．许多专家利用网络工程已有的3期资料(1999年、2001年和
2004年)和上世纪8O年代至9O年代建设的局域网资料，对中国大陆的水平形变应变场进行了研究(李延兴等，2003；王琪等，2001；黄立人，王敏，2000；杨国华等，2002；王敏等，2003；朱文耀等，1999；周硕愚等，1998)．
    本文主要将2001年、2004年和2007年网络工程新施测的资料，使用GAMIT／GLOBK软件(10．32版)，在ITRF2000坐标框架下采用IGS精密星历进行GPS基线数据处理．基线数据处理中使用了国际上的15个IGS跟踪站和国内26个基准站观测数据．基线处理控制文件取自从SIO网站下载的sestb1．和autcln．cmd文件．
    数据处理控制参数选择如下：
    采样间隔 30 S
    最大历元数 2 880
    截至高度角 1O。
    基线处理 松弛解
    对流层误差模型 Saastamoinen模型和缺省气象参数
    天顶延迟参数个数 25
    电离层延迟 消除电离层的LC观测量
    卫星轨道参数 9参数(6个开普勒根数和3个太阳辐压参数)
    数据清理 AUTCLN
    数据处理中使用ITRF2000框架下的核心站的坐标和坐标运动速率为坐标系统控制参数，给予强约束，即东西向和南北向坐标约束为3 mm，高程向为10 mm．对其余的GPS观测站的坐标和坐标运动速率给予松约束，即东西向和南北向坐标约束为30 mm，高程向为100 mm．采取这些措施和方法进行计算，获得的GPS站速度结果可靠，精度较好．计的GPS站速度结果(以2004-2007年为例)，其东向位移分量均值为3o.90 mm／a，该分的误差为0.41 mm／a；北向位移分量占速度均值为12.66 mm／a，其误差为0．26 mm／a．实际误差估计可能要大一些，但是它远小于站速度．根据2001-2004年和2004-2007年的GPS站速度分别解算应变参量，并基于两个时间段的计算结果研究中国大陆的应变场特征．
1 思路和方法
    应变是物体变化程度的度量．应变与应力有关，物体的应变是由于应力作用的结果．在微小物体单元的三轴应变和应力椭球体分析中，应变椭球体中的3个应变主轴与应力椭球体中的3个应力主轴分别相对应，其方位一致．应变椭球体中最大主应变轴与应力椭球体中的最小主应力轴对应，最小主应变轴与最大主应力轴对应，最大剪应变与最大剪应力相对应(地质矿产部地质辞典办公室，1983)．在均质体中相互对应的主应变与主应力成比例．在地应变场和地应力场分析中，假定地质体是均质且各向同性，根据应变来研究地壳中的应力状态．在地壳平面二维应变应力分析中，地壳块体的主压应变轴与压应力主轴相互一致，主张应变轴与张应力主轴相互一致(在此忽略了垂直方向的应变和应力)．换句话说，地壳的水平主压应变轴方向与水平主压应力作用方向一致，应变大小与主应力的大小成正比．水平主张应变轴与水平主张应力也具有同样的关系．通过地面上GPS站点观测结果计算的应变场，其主压应变轴方向代表了地壳的压应力主方向，主张应变轴方向代表了张应力主方向．将地壳看作连续介质，求解地壳块体的连续应变场．计算时，先对GPS站点在全球框架下的站速度进行适当内插，使其分布均匀；再将每个点与周围邻近的点组成一组，求解应变率(李延兴等，2001，2007)．所得结果代表该点所在局部区域的应变状态．
2 应变率场
2.1 2004-2007年根据新构造活动研究结果，中国大陆分为青藏亚板块、新疆亚板块、华南亚板块、华北亚板块和黑龙江亚板块5个一级活动构造．每个亚板块内又可划分出多个二级活动块体(马杏垣，1987；张培震等，2003)．按前述方法计算得到的中国内陆最小主应变率和最大主应变率绘于图1，并将主应变率按照地质构造分区进行统计，结果列于表1．主压应变轴方向以10。为间隔进行统计，每个方向段的数量用百分数表示，结果绘于图2．
     从图1和表1可以看出，2004-2007年青藏亚板块的主压应变轴方向，从西部到东部由北北西向逐渐转变为北向及北东向．青藏亚板块的东部北区(西秦岭)为北东东向，中区(龙门山)为近东西向，南区川滇块体上为南东向，滇西南地块上为南南东向．青藏亚板块上的主压应变轴方向围绕喜玛拉雅构造带的东段和阿萨姆角向外(北西一北一北东一东一南东)呈放射状展开．
     青藏亚板块的主压应变率平均为一18．42×10^-9 ／a．其中中部地区最大，为一24．28×1O ^-9 ／a．滇西南地区的主压应变率最小，为一7．65×1O^-9  ／a．在青藏亚板块上主压应变率大小相差3．17倍．主张应变率在川滇块体上最大，为25．89×1O ／a，青藏亚板块东部北区的最小，为9．32×10^-9 ／a，最大值与最小值相差2．77倍．面应变率显示，在青藏亚板块的中部地区、东部北区、龙门山地区和滇西南块体的应变率都小于0，以压性活动为主，其它区段以张性活动为主．青藏亚板块的最大剪应变率平均为37．15×1O ／a，其中川滇块体的最大，为43．17×10^-9  ／a．滇西南地区最小，为22．7O×10^-9  ／a．
    图2是不同构造单元的主压应变轴方向的统计结果(以北为0°，顺时针为正，逆时针为负)．它表明青藏亚板块的西部地区(90°E以西)主压应变轴的方向主要集中在±1O°之间，优势方向为一10°．中部地区(90°E以东一阿萨姆角一西宁一线)主压应变轴的方向集中于3O°一80°，其中优势方向为4O。．东部的北区(西秦岭及以北)主压应变轴方向集中于6O°一7O°，优势方向为70°；中区(龙门山)主压应变轴方向集中于8O°一1O0°，优势方向为90。；南区川滇块体上的主压应变轴方向集中于290。一310°，优势方向有两个：310°和290°滇西南地块上主压应变轴的优势方向为350。．
    上述情况表明，青藏亚板块各部分的主压应变率、面应变率、最大剪应变率的大小不同，存在差别，有的地区以压性为主，有的以张性为主．主压应变轴方向围绕喜玛拉雅构造带东段和阿萨姆角，向北西一北一东一南东辐射，显示出印度板块在此处对青藏亚板块向北的强烈碰撞挤压作用．
    新疆亚板块从西部到东部，主压应变轴由北北西向变为北向和北东向，其总体主压应变轴方向为北北东向．统计结果显示，新疆亚板块的主压应变轴方向在0°一20°之间较为集中，优势方向为南北向．塔里木块体的主压应变轴方向为1O°，天山构造带的主压应变轴优势方向为2O°，准噶尔块体的主压应变轴优势方向为0。．
     新疆亚板块的西部压性作用突出，东部张性作用为主，主压应变率均值为一8．79×10^-9  ／a．新疆亚板块的次级构造中天山构造带的主压应变率最大，为一15．5O×1O^-9  ／a；准噶尔块体的最小，为一4．31×1O ^-9 ／a．新疆亚板块的面应变率为负值，表明总体上以压性活动为主．在塔里木块体和天山构造带上压性变化占主导，准葛尔块体整体具有微弱的张．天山构造带的最大剪应变率相对最大，为20．84×l0 ^-9 ／a；准噶尔块体的最小，为9．41×10／a．由上述可见，新疆亚板块从南向北，压性变化减弱，张性变化增加．天山构造带无论是主压应变率和面应变率，以及最大剪应变率都是其中最大的．
阿拉善块体的主压应变轴方向集中于30°一60°，优势方向为30°．
    阿拉善块体与青藏亚板块和新疆亚板块相比，其应变率较小，两个水平主应变率均在±5．38X10 ^-9 ／a以内．面应变率显示，阿拉善块体具有弱压性变化．其最大剪应变率与塔里木块体大致相同．
    华南亚板块总体的主压应变轴方向为北西西向．统计结果显示，主压应变轴方向集中在280°一31O°，优势方向为290°．华南亚板块2004-2007年以张性变化为主导，主张应变率是主压应变率的2倍以上．其总体上应变率不大，变化较弱．
    华北亚板块2004-2007年的主压应变轴方向为5O°一18O°，优势方向为8O°．华北亚板块的次级构造块体的主压应变轴方向有一定差别．其中鄂尔多斯块体的主压应变轴优势方向为6O°，太行块体的优势方向为280。，豫皖块体的优势方向为340°，冀鲁块体的优势方向为80。，胶苏块体的优势方向为280。．它们揭示出华北亚板块的主压应变轴方向自西而东，呈现出北东东向与北西西向相间分布的特点．
    华北亚板块总体上主压应变率与主张应变率相差不大，都在5×10^-9  ／a左右．华北亚板块的次级块体主压应变率最大的为豫皖块体，最小的为鄂尔多斯块体．面应变率表明，太行块体和豫皖块体以压性变化为主，其它块体以张性活动为主．最大剪应变率相对较大的为太行块体和胶苏块体．
    黑龙江亚板块的主压应变轴方向集中在60°一170°的较宽区间内，形成多个峰值，主压应变轴优势方向为60．黑龙江亚板块的次级块体阴山一燕山块体的主压应变轴方向集中于60°一100°，优势方向为7O°．兴安块体的主压应变轴方向集中于两个区间：60°一180°和150°一17O°，主压应变轴的优势方向为60°．观察主应变率(图1)，在兴安块体上从南到北，北东东向主压应变轴与北北西向主压应变轴的分布区域相间排列，形成主压应变轴分区分群．它是兴安块体上主压应变轴出现两个优势方向的原因．松辽块体的主应变轴方向集中于40°一160°，优势方向为100。．长白块体的主压应变轴方向集中于4O°一12O°，优势方向为100°．
    在黑龙江亚板块的次级构造单元上，长白块体的主压应变率相对最大，为一4.73×10^-9／a；兴安块体最小，为一2．O3×10 ^-9／a．黑龙江亚板块的面应变率为正，表明以张性活动为主导．兴安块体的张性相对明显，阴山一燕山块体和松辽块体为弱张性．其最大剪应变率显示长白块体的最大，兴安块体的最小．
    在黑龙江亚板块的次级构造上，阴山一燕山块体的主压应变轴方向相对集中，松辽块体上相对分散，兴安块体上有两个较集中的方向，具有分群现象．黑龙江亚板块和次级块体均以张性变化为主导．
    综上所述，中国大陆地壳的水平主应变轴在不同亚板块上的方向不同，各种应变率参数大小也差别明显，这可能与它们所处的构造部位及其所受周围板块的作用力有关．就总体而言，中国大陆西部主压应变轴由西向东从近南北一北北东向，东部地区从北一南，主压应变轴的主导方向从北东东一东一南东东向．
2．2 2001-2004年
     图3是2001-2004年各亚板块的主压应变轴方向统计图．它与图2的做法相同．比较图3与图2可以看出，青藏亚板块、新疆亚板块、华南亚板块和华北亚板块的主压应变轴方向离散程度大；阿拉善块体的主压应变轴方向前后两个时间段集中程度基本相同；黑龙江亚板块的主压应变轴方向变化与它们不同，2001-2004年相对集中，约有40 在330°±5°的范围内，2004-2007年主压应变轴方向相对分散．
    在中国大陆亚板块上，2003-2006年是黑龙江亚板块地震相对活跃的时间段，发生了多次中、强地震，表明该块体的应力相对较强．2001-2004年黑龙江亚板块的主压应变轴方向相对集中，可能是较强应力作用的结果．2004-2007年主压应变轴方向比较分散，可能由于地震使应力释放，是地应力作用减弱、地壳应力松弛的表现．其它块体上主压应变轴方向集中度相对较小，可能是应力作用不十分显著的缘故．应力作用强，可以使地块的应力场统一；弱应力作用下，地块应力相对松弛，应变轴则相对分散．
    从主压应变轴方向看，2001-2004年和2004-2007年两个时间段，除了青藏亚板块相差3O°外，其它块体的都大致相同．
    面应变率的变化显示，2001-2004年时间段具有压性变化的块体多于2004-2007年时间段，在前后两个时间段中，连续保持压性变化的主要有新疆亚板块和青藏亚板块上的部分地带。
    就总体看，2001-2004年和2004-2007年中国大陆西部的亚板块的主压应变率、主张应变率和最大剪应变率都大于东部的亚板块。