GPS观测研究现今青藏高原地壳形_省略_裂三维运动场及高原地壳减薄的证据_葛伟鹏 (1)

（８

）新生代构造挤压变形在东北地区可能是多阶段的过程。位于松辽盆地边缘的依兰—伊通断裂带和盆地内部的大安—德都断裂带在新生代期间均经历了该挤压变形，形成了Ｔ０２（～６５Ｍａ）、Ｔｄ（～２３Ｍａ）、Ｔｔｋ（～５．３Ｍａ）和Ｔ０１（～１．

８Ｍａ）４期明显的区域角度不整合界面，代表着该地区经历了至少４次强烈的幕式挤压变形。

同时，该构造挤压反转可能是区域性的。三江、方正、汤原、伊通和渤海湾等东北地区一系列新生代盆地中均发生了同时期的挤压构造变形，并形成了相应的区域角度不整合界面。这指示东北地区新生代期间的区域构造应力场发生了重大改变，同时期的挤压缩短影响了整个东北地区的新构造变形，其动力学来源可能综合受控于西太平洋板块斜向俯冲和印度板块碰撞的远程效应。

（９

）位于松辽盆地边缘的依兰—伊通断裂带具备强震的孕育和深部背景。相反，位于松辽盆地内部的大安—德都断裂带，则只具备中强地震（Ｍ＜７．０

）的构造背景。这暗示着松辽盆地作为独立的活动地块，其内部变形相对比较稳定，主要的构造变形和强震活动都发生在盆地的边界断裂带上。

论文的研究内容和认识在一定程度上深入了我们对依兰—伊通断裂带及其邻区的新构造与活动构造研究，有助于我们认识该地区的地震活动背景，能为东北地区的防震减灾工作提供一点科学参考。

关键词　郯庐断裂；依兰—伊通断裂带；晚第四纪构造变形；活动习性差异；分段；松辽

盆地；反转构造；大安—德都断裂带；构造应力场；西太平洋板块俯冲

（作者电子信箱，余中元：１１５０１８２９４＠ｑｑ

．ｃｏｍ）ＧＰＳ观测研究现今青藏高原地壳形变机制———来自阿尔金断裂三维运动场及高原地壳减薄的证据

葛伟鹏

（中国地震局地质研究所，北京１０００２９

）中图分类号：　Ｐ３１５．２； 文献标识码：　Ａ； ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ

．ｉｓｓｎ．０２５３－４９７５．２０１７．０９．０１２ 自５

０～５５Ｍａ以来，印度次大陆向北与欧亚大陆碰撞后形成喜马拉雅—青藏高原造山带，碰撞导致地壳增厚致使高原大幅隆升，改变了亚洲大陆岩石圈的构造格局，也对东亚地区的气候和环境产生了巨大影响。阿尔金断裂作为青藏高原北缘的主控边界断裂，其运动学性质在２０世纪７０年代备受关注，不同量级的滑动速率引出了块体运动与东向逃逸和连续变形与地壳增厚两种端元模型。约１０～１５Ｍａ以来，在青藏高原南部与北部出现地堑与裂谷，为高原东西向拉张运动提供了证据，表明青藏高原开始经历地壳减薄过程。青藏高原形成以来形变场经历怎样变化，长时间尺度的地质学构造过程与现今ＧＰＳ观测是否能够统一？１０～１５Ｍａ以来青藏高原地壳减薄过程造成高原高程怎样的变化？青藏高原北缘，尤其是跨阿尔金断裂具有怎样的现今三维地壳变形场，地壳应变是如何在北阿尔金断裂、祁漫塔格断裂和

４４国　际　地　震　动　态 ２０１７年

阿尔金断裂之间分配的？青藏高原北缘与塔里木盆地具有怎样的力学性质，对跨阿尔金断裂构造形变场造成怎样的影响？最后，ＧＰＳ观测得到的现今地表形变场能够对青藏高原形变模式的争论作出何种解答？上述科学问题的解答，对于研究青藏高原隆升与变形过程具有十分重要的意义。

本研究分为两部分。第一部分是青藏高原北缘三维震间运动场的观测与研究。在青藏高原北缘跨阿尔金断裂中段自建９个ＧＰＳ连续台站并开展观测，根据区域研究特点设计无人值守的观测台站，具有低成本投入、高质量观测的特点。上述连续ＧＰＳ台站的建立填补了青藏高原北缘，尤其是在阿尔金无人区地壳形变观测研究的空白，积累了宝贵的连续ＧＰＳ数据；截止２０１５年７月，共有４年的连续ＧＰＳ观测。数据分析结果证明，设计建站方法行之有效，ＧＰＳ台站稳定、观测数据质量稳定、数据连续性稳定。结合使用中国大陆构造环境监测网络在研究区及邻域ＧＰＳ连续台站数据作位置时间序列与速度场解算，获得青藏高原北缘地区跨阿尔金断裂中段现今三维形变场。

使用三维线弹性后向滑移（ｂａｃｋｓｌｉｐ）块体运动模型，反演塔里木块体、北阿尔金块体、柴达木块体和祁漫塔格块体的三维块体运动。结果表明，北阿尔金山相对于塔里木盆地有（１．３２±０．２）ｍｍ／ａ的抬升速率，相对于柴达木盆地具有（０．７３±０．３）ｍｍ／ａ的抬升速率，可

解释为北阿尔金块体存在显著的造山过程；阿尔金断裂有（８．２１±０．６０）ｍｍ／ａ的左旋走滑速

率、（０．６６±０．６０）ｍｍ／ａ的缩短速率；祁漫塔格断裂有（０．５３±０．６０）ｍｍ／ａ的左旋走滑速

率、（１．５３±０．６０）ｍｍ／ａ的缩短速率；北阿尔金断裂有（０．８７±０．６０）ｍｍ／ａ的左旋速率、

（０．６９±０．６０）ｍｍ／ａ的缩短速率。同时，阿尔金断裂中、西两段滑动速率基本一致，约为８．０

～１

０．０ｍｍ／ａ。定量研究结果支持连续形变与地壳增厚模型，表明相对塔里木块体，青藏高原北缘地区正在抬升、增厚，以北阿尔金山地区最为明显，抬升速率约达１．３ｍｍ／ａ

。跨青藏高原北缘的阿尔金断裂、北阿尔金断裂和祁漫塔格断裂近２００ｋｍ的宽泛变形带内，南北向地壳缩短并不明显，缩短量仅约为２．９ｍｍ，且近一半缩短量发生在祁漫塔格山南侧。

ＧＰＳ观测阿尔金断裂车尔臣河段（～８

６°Ｅ）剖面表明，断裂两侧存在非对称变形特征。本文采用非对称变形模型反演ＧＰＳ速度剖面数据，获得断裂两侧塔里木盆地和青藏高原北部的地壳介质剪切模量差异。结果显示，塔里木盆地地壳介质剪切模量约为青藏高原北部剪切模量１．５３倍，相应Ｓ波波速比值为１．２４，与Ｙａｎｇ等人得到的地壳和上地幔三维ＶＳＶ模型结果一致。地震学研究结果认为，青藏高原北部与东部地区在中地壳存在低速层，局部区域可能发生部分熔融；Ｈａｃｋｅｒ等进一步确认羌塘地块中地壳到深部地壳存在熔融现象。本文的研究运用了与地震学完全不同的资料，通过大地测量方法推导青藏高原北部与塔里木盆地的地壳介质力学性质差异，得到与地震学研究得到的Ｓ波波速比及其构造物理学解释相当一致的结果。成果为青藏高原力学演化模型提供新的约束。

本论文第二部分内容是使用覆盖青藏高原及周边的ＧＰＳ速度场，计算青藏高原内部应变率场。ＧＰＳ观测速度场不仅显示了南东东－北西西向的地壳拉张过程，也揭示了青藏高原

内部更加重要的地壳减薄过程。结果显示，青藏高原北部和南部的垂向应变率（

减薄应变率）分别为（８．９±０．８）ｎａｎｏｓｔｒａｉｎ／ａ和（７．４±１．２）ｎａｎｏｓｔｒａｉｎ／ａ

，青藏高原西南部的垂向应变率为（１２．０±３．２）ｎａｎｏｓｔｒａｉｎ／ａ

，表明青藏高原内部大尺度范围应变率测量结果的一致性。并且青藏高原内部的拉张应变率观测也相当一致，青藏高原北部，沿着Ｎ１１４±１°Ｅ主应变方向的

拉张应变率为（２１．９±０．４）ｎａｎｏｓｔｒａｉｎ／ａ；高原南部沿着Ｎ９３±１°Ｅ主应变方向的拉张应变率

５４第９期 中国地震局地质研究所２０１６届博士论文摘要（Ⅰ）