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GPS观测研究鄂尔多斯块体西南缘现今地壳形变特征

魏聪敏  
【摘要】:鄂尔多斯块体西南缘位于鄂尔多斯块体、阿拉善块体以及青藏高原东北缘三大构造单元的交汇地带,区域内发育了具有独特运动学特征的弧形构造带。对鄂尔多斯块体西南缘地区现今地壳形变特征的研究不仅可以探讨该鄂尔多斯块体西南缘及其邻区的构造变形模式,还能进一步增强对鄂尔多斯块体、阿拉善块体以及青藏高原和秦岭造山带四大构造交汇地带转换关系的认识。同时,鄂尔多斯块体西南缘处于南北地震带北段,构造活动强烈,历史上发生过多次8级及以上地震,其地震危险性不容小觑。本论文依托大地测量学、地球物理学等方法,综合利用鄂尔多斯块体西南缘及其周边的GPS台站观测数据,获得鄂尔多斯块体西南缘地区现今三维形变场。进一步,利用上述获得GPS速度场做为反演模型的输入数据,结合收集到的研究区活动断裂几何运动学参数、人工地震深部探测等数据,使用“后向滑移”块体模型建立研究区断裂三维运动学模型,反演模拟鄂尔多斯块体西南缘地区主要断层的滑动速率、闭锁程度和滑动亏损速率。进而,研究鄂尔多斯块体西南缘现今地壳形变特征、讨论其构造转换区域动力学机制。同时,探讨由滑动亏损引起的断层周围的弹性形变,开展地震危险性分析,圈出地震危险性较大的区域。获得主要结论如下:(1)通过鄂尔多斯块体西南缘及其邻区的现今GPS三维速度场发现,鄂尔多斯块体西北侧相对于鄂尔多斯块体向北运动;海原断裂及其周围的区域相对于鄂尔多斯块体向北东运动;而鄂尔多斯块体西南缘区域相对于鄂尔多斯块体几乎不运动;青藏高原区域相对于鄂尔多斯块体向北东运动,体现出了50Ma BP印度板块与欧亚板块碰撞后产生的青藏高原北东向运动还在持续。同时,可以看出华南块体内部站点运动速率十分微小,说明华南块体相对鄂尔多斯块体并没有明显的水平运动。原因猜测有二,其一可能是鄂尔多斯块体和华南块体作为一个整体在运动,其二可能是由于青藏高原的挤出,坚硬的鄂尔多斯块体和华南块体不易产生构造变形,而其块体周缘由于挤压带动块体整体做旋转运动,且鄂尔多斯和华南块体的旋转速率大致相同。(2)基于“后向滑移”块体模型,以GPS速度场为约束反演获得主要断裂闭锁程度和滑动亏损速率的三维分布情况显示,海原断裂西段、西秦岭断裂中西段和六盘山断裂西北段、龙日坝断裂南段等区域处于强闭锁状态,以上区域的地震危险性大于鄂尔多斯块体西南缘的其他区域。(3)本文将“后向滑移”块体模型与下地壳流模型相结合,一起讨论分析鄂尔多斯块体西南缘作为青藏高原与鄂尔多斯块体两大构造转换区的地壳形变机制和地球动力学机制。讨论结果认为,西秦岭以南的青藏高原与鄂尔多斯块体构造转换区更适合下地壳流模型,区域内断裂的几何展布与该区域的地形地貌都体现了下地壳流NE向运动过程中造成的地壳形变。而西秦岭以北的青藏高原与鄂尔多斯块体构造转换区更适合块体模型,此区域断裂之间主要以较大的盆地为主,下地壳流自西南流入后带动块体整体发生运动,形成了现今鄂尔多斯块体西南缘的构造形态。


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