應(yīng)用高精度GPS定位技術(shù)監(jiān)測青藏高原北部 及鄰區(qū)地殼變形

建立了高精度GFS定位技術(shù)監(jiān)測網(wǎng),得出了青藏高原北部及鄰區(qū)各測站的地殼運(yùn)動(dòng)矢量,以及該區(qū)域的地殼運(yùn)動(dòng)矢量場和速度場。由于與青藏高原東部及鄰區(qū)進(jìn)行了聯(lián)測和聯(lián)算,因而得出了覆蓋青藏高原東半部及鄰區(qū),西至拉薩一敦煌的大面積區(qū)域的地殼運(yùn)動(dòng)的矢量場和速度場的框架。

應(yīng)用高精度GPS定位技術(shù)監(jiān)測青藏高原北部 及鄰區(qū)地殼變形

(1)對青藏高原北部及鄰區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測成果表明,相對于歐亞板塊的穩(wěn)定部分,測區(qū)總體作北東一北北東方向的運(yùn)動(dòng),并且有和緩的順時(shí)針渦旋趨勢。其總體的水平運(yùn)動(dòng)速率變化在7~32mm/a之間。其中,高原內(nèi)部的測站平均速率均為26mm/a,高原外圍地區(qū)的測站平均速率15mm/a。顯然,青藏高原有比較強(qiáng)烈的向北東方向的運(yùn)動(dòng)。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(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)圖像,求得了測區(qū)相對于以成都為代表的華南地塊的地殼運(yùn)動(dòng),其水平速率變化為1-26mm/a。其運(yùn)動(dòng)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(shí)針渦旋趨勢。尤其是西部地區(qū),包括可可西里巴顏喀拉、柴達(dá)木、祁連山、河西走廊和阿爾金東段、北山南緣地區(qū)的測站,這種運(yùn)動(dòng)趨勢最為明顯,形成了以柴達(dá)木地塊為核心的逆時(shí)針渦旋體(甘青渦旋)。而與其東側(cè)的隴西塊體的西秦嶺等地區(qū)的測站的運(yùn)動(dòng)矢量,有明顯的差別。這種渦旋趨勢,并不以所選取的參考點(diǎn)為轉(zhuǎn)換,而取決于渦旋體各測站之間的相對運(yùn)動(dòng)。渦旋體內(nèi)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(wěn)定部分之間,具有更為寬闊的剪切變形帶。但在測區(qū)內(nèi)部,情況比較復(fù)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(gè)高原幾乎吸收了拉薩對歐亞向北移動(dòng)的全部應(yīng)變(約22mm/a)。然而,拉薩和格爾木之間部分大約吸收向北移動(dòng)的青藏北部格爾木和金塔之間部分卻調(diào)節(jié)了64%的拉薩向北的移動(dòng)量。而且,格爾木和大柴旦之間很可能有一定的伸展活動(dòng)蘭州和西寧地區(qū)有一致的地殼運(yùn)動(dòng),但是和它們西側(cè)的都蘭地區(qū)相比,有明顯的向南東運(yùn)動(dòng)趨勢,其速率約3.5mm/a。表明溫泉斷裂和日月山斷裂有相當(dāng)?shù)幕顒?dòng)性,而莊浪河斷裂則無明顯的活動(dòng)。

瑪多地區(qū)和都蘭的矢量差,反映了東昆侖斷裂的左旋走滑運(yùn)動(dòng),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(dòng)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(zhì)觀察,得出了和GPS監(jiān)測相一致的結(jié)論。在東昆侖,有明顯的活動(dòng)斷裂和地震斷裂,顯示以左旋運(yùn)動(dòng)為主。在柴達(dá)木盆地,北西西向的逆沖斷裂運(yùn)動(dòng),大致終止于中一晚更新世以前。在河西走廊兩側(cè),東段有顯著的北西西向和北西向活動(dòng)斷裂,西段除榆木山、嘉峪關(guān)等地活動(dòng)斷裂外,地表主要表現(xiàn)為掀斜和抬升。在祁連山東段,有微弱的左旋走滑運(yùn)動(dòng);西段,除了昌馬等地具有北西西向左旋運(yùn)動(dòng)的地震斷裂外,在黨河南山、疏勒南山等地還出現(xiàn)了右旋走滑斷裂或右旋逆沖斷裂

因此,初步認(rèn)為在研究區(qū)東部,地殼運(yùn)動(dòng)以北北東向?yàn)橹鲗?dǎo),并且由西向東衰減。導(dǎo)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(yùn)動(dòng)。但是,在研究區(qū)西部,以柴達(dá)木地塊為核心的渦旋運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)的地殼運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了地塊邊界斷裂的剪切和擠壓活動(dòng)。

(3)地球物理測深資料表明,青藏高原北部及鄰區(qū)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(dá)木地區(qū)地殼較薄,到哈拉湖地區(qū)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(fā)育低速層。有意義的是,莫霍面表現(xiàn)為最重要的界面,殼幔結(jié)構(gòu)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(gòu)造結(jié)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(dá)木為核心的渦旋體,就發(fā)育在其西側(cè)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(zhì)流動(dòng)有密切的關(guān)系。

總之,在青藏高原北部和鄰區(qū),布置GPS地殼形態(tài)觀測網(wǎng),監(jiān)測地殼形變以及各構(gòu)

造單元之間的調(diào)節(jié)和分配,定量研究青藏高原北部地殼縮短-平移運(yùn)動(dòng)幅度、速度和形式以及平衡、轉(zhuǎn)換的方式,探求青藏高原北部的地動(dòng)力機(jī)制。

在完成研究區(qū)的任務(wù)外還和龍門山測網(wǎng)的有關(guān)測站進(jìn)行了聯(lián)測,并和龍門山測網(wǎng)和云南測網(wǎng)進(jìn)行了聯(lián)算,覆蓋面積約176萬km2,包括了青藏高原東半部及相鄰地區(qū),綜合砥究了整個(gè)青藏高原及其前陸地殼運(yùn)動(dòng),監(jiān)測精度達(dá)到國際先進(jìn)水平。我們避免了偏重于造山帶或活動(dòng)構(gòu)造帶研究和測站過于分散,而是從地質(zhì)構(gòu)造背景出發(fā),用一定密度的測站組成測網(wǎng)覆蓋特定的區(qū)域,配合地質(zhì)構(gòu)造考察和綜合研究,研究區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)的趨勢和征,具有青藏高原地殼動(dòng)態(tài)整體研究特色


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