應用高精度GPS定位技術監測青藏高原北部 及鄰區地殼變形

建立了高精度GFS定位技術監測網,得出了青藏高原北部及鄰區各測站的地殼運動矢量,以及該區域的地殼運動矢量場和速度場。由于與青藏高原東部及鄰區進行了聯測和聯算,因而得出了覆蓋青藏高原東半部及鄰區,西至拉薩一敦煌的大面積區域的地殼運動的矢量場和速度場的框架。

應用高精度GPS定位技術監測青藏高原北部 及鄰區地殼變形

(1)對青藏高原北部及鄰區的地殼運動監測成果表明,相對于歐亞板塊的穩定部分,測區總體作北東一北北東方向的運動,并且有和緩的順時針渦旋趨勢。其總體的水平運動速率變化在7~32mm/a之間。其中,高原內部的測站平均速率均為26mm/a,高原外圍地區的測站平均速率15mm/a。顯然,青藏高原有比較強烈的向北東方向的運動。阿拉善和塔里木等外圍地塊對高原有一定制約作用。這是青藏高原隆升的北部邊界條件。

為了更清晰地顯示區域地殼運動圖像,求得了測區相對于以成都為代表的華南地塊的地殼運動,其水平速率變化為1-26mm/a。其運動矢量的方向,自南而北總體由北北東至近南北,以至北西方向,呈逆時針渦旋趨勢。尤其是西部地區,包括可可西里巴顏喀拉、柴達木、祁連山、河西走廊和阿爾金東段、北山南緣地區的測站,這種運動趨勢最為明顯,形成了以柴達木地塊為核心的逆時針渦旋體(甘青渦旋)。而與其東側的隴西塊體的西秦嶺等地區的測站的運動矢量,有明顯的差別。這種渦旋趨勢,并不以所選取的參考點為轉換,而取決于渦旋體各測站之間的相對運動。渦旋體內圈的測站速率較大,約15mm/a;外圈的測站速率稍小,約12mm/a在青藏高原北部與阿拉善塔里木之間有一寬闊的擠壓變形帶,而且,與西伯利亞等地為代表的歐亞板塊的穩定部分之間,具有更為寬闊的剪切變形帶。但在測區內部,情況比較復雜,有明顯的不均衡和分段性。

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拉薩和位于北山南緣的金塔之間,通過整個高原幾乎吸收了拉薩對歐亞向北移動的全部應變(約22mm/a)。然而,拉薩和格爾木之間部分大約吸收向北移動的青藏北部格爾木和金塔之間部分卻調節了64%的拉薩向北的移動量。而且,格爾木和大柴旦之間很可能有一定的伸展活動蘭州和西寧地區有一致的地殼運動,但是和它們西側的都蘭地區相比,有明顯的向南東運動趨勢,其速率約3.5mm/a。表明溫泉斷裂和日月山斷裂有相當的活動性,而莊浪河斷裂則無明顯的活動。

瑪多地區和都蘭的矢量差,反映了東昆侖斷裂的左旋走滑運動,其東向速率差約為6mm/a。大柴旦和敦煌之間的矢量差,反映了阿爾金斷裂東段的活動為左旋-擠壓,其北向和東向速率分別約2mm/a和11mm/a。

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(2)地表地質觀察,得出了和GPS監測相一致的結論。在東昆侖,有明顯的活動斷裂和地震斷裂,顯示以左旋運動為主。在柴達木盆地,北西西向的逆沖斷裂運動,大致終止于中一晚更新世以前。在河西走廊兩側,東段有顯著的北西西向和北西向活動斷裂,西段除榆木山、嘉峪關等地活動斷裂外,地表主要表現為掀斜和抬升。在祁連山東段,有微弱的左旋走滑運動;西段,除了昌馬等地具有北西西向左旋運動的地震斷裂外,在黨河南山、疏勒南山等地還出現了右旋走滑斷裂或右旋逆沖斷裂

因此,初步認為在研究區東部,地殼運動以北北東向為主導,并且由西向東衰減。導致了以北西西向左旋斷裂為北部邊界和北西向右旋斷裂為西部邊界的菱形塊體,向東或南東方向運動。但是,在研究區西部,以柴達木地塊為核心的渦旋運動為主導的地殼運動導致了地塊邊界斷裂的剪切和擠壓活動。

(3)地球物理測深資料表明,青藏高原北部及鄰區地殼厚度與髙原本部相比較,總體并不很厚,平均50km。但是,由于下地殼的變化,從柴達木地區地殼較薄,到哈拉湖地區較大幅度的增厚,然后向北逐漸減薄,形成明顯的柴北緣山根。另外,在中上地殼發育低速層。有意義的是,莫霍面表現為最重要的界面,殼幔結構有明顯的析離。

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特別有意義的是,在45km+0深體波地震層析圖上,東喜馬拉雅構造結的高速體向北東延伸和阿拉善左旗的高速體首尾相接。以柴達木為核心的渦旋體,就發育在其西側的低速體中,并止于北山的高速體。因而,推論該渦旋體主要與下地殼物質流動有密切的關系。

總之,在青藏高原北部和鄰區,布置GPS地殼形態觀測網,監測地殼形變以及各構

造單元之間的調節和分配,定量研究青藏高原北部地殼縮短-平移運動幅度、速度和形式以及平衡、轉換的方式,探求青藏高原北部的地動力機制。

在完成研究區的任務外還和龍門山測網的有關測站進行了聯測,并和龍門山測網和云南測網進行了聯算,覆蓋面積約176萬km2,包括了青藏高原東半部及相鄰地區,綜合砥究了整個青藏高原及其前陸地殼運動,監測精度達到國際先進水平。我們避免了偏重于造山帶或活動構造帶研究和測站過于分散,而是從地質構造背景出發,用一定密度的測站組成測網覆蓋特定的區域,配合地質構造考察和綜合研究,研究區域地殼運動的趨勢和征,具有青藏高原地殼動態整體研究特色


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