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青藏高原东北缘现今地壳形变的GPS观测研究

周德敏  
【摘要】:关于青藏高原的变形方式,南北向挤压缩短和垂直向增厚隆升是一个不争的事实,但高原内部及周边一系列大型走滑断裂的强烈活动和一些条形断块的大幅度横向运动到底是主导变形方式还是缩短和增厚变形的后期次生现象,一直是一个颇具争议的大陆动力学问题。 青藏高原东北缘是整个青藏高原向大陆内部扩张的前缘部位,也是高原最新和正在形成的重要组成部分,其发育有多条晚第四纪强烈活动的大型活动构造带。关于断裂的变形方式、幅度及滑动速率等定量化研究,由于断裂的复杂性,青藏高原东北缘地区主要断裂的现今滑动速率及其滑动方式,很多仍处在较大的不确定之中。产生上述分歧的关键原因在于确定断裂带两侧位错地质、地貌体累积位错量以及相应的年代确定方面,而最终反映为断裂带的滑动速率问题。上述滑动速率的差异直接涉及高原内部构造块体滑移幅度和地壳缩短量的科学估算问题。如果上述边界断裂第四纪以来的累积走滑量确达数百公里,则沿主要断裂的“大陆逃逸”显然是构造变形的主要方式;若累积位错量仅为几十公里,则变形方式主要以地壳增厚为主。 随着 GPS 观测技术近十来年迅速发展,许多单位在此区域开展了 GPS 的观测研究,其中“中国地壳运动观测网络”分布在研究区约 260 个已有的 GPS 站点三期观测资料(1999,2001,2004),为反演获取本区域主要活动断裂的现今滑动速率提供了很好的约束。为此,本论文首先根据前人大量的地质和地球物理研究成果,建立该区域主要活动断裂的分段三维几何模型,然后基于“中国地壳运动观测网络”在青藏高原东北部密集的 GPS 观测站点和已有的三期观测资料,获取该区域可靠而定量的地壳运动速度场,在此基础上,把地质上研究程度较高的断裂段的滑动速率看作基本已知而加以紧密约束,通过三维深断裂位错模型最佳拟合本区域密集的 GPS 速度场,反演获得其它各断裂段的现今滑动速率。另外,对于出露不好、活动较弱或规模较小的庄浪河-马衔山北缘断裂,或者前人进行了大量的地质和地球物理研究,但得到断裂滑动速率结果存在争议,在我们获得更加密集的 GPS 观测资料资料后,通过三维深断裂位错模型更加精细反演断裂带滑动速率。最后,本文还以 GPS 资料为约束,通过 ANSYS有限元软件,在模拟青藏高原东北缘地壳形变成因的动力学机制方面做一些初步的探讨。


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