海原-六盘山断裂带岩石圈变形机制讨论

<正>在印度板块推挤作用下,青藏高原深部物质发生了东向迁移。阿尔金断裂、祁连山断裂和海原断裂构成了青藏高原的北边界和东北边界。边界区域的岩石圈变形机制是研究青藏高原隆升机制和生长模式的重要边界条件。海原-六盘山断裂带可能是青藏高原物质东移的一个终点,该区域岩石圈变形机制的研究对于构建青藏高原隆升的完整模型具有重要意义。     

青藏高原-天山大陆内部地壳变形三维数值模拟研究

大量研究事实证明,板块相互作用除了在板块边缘产生地壳强烈变形外,其应变可以扩展到远离板块边界的大陆内部,对板块相互作用的远程效应以及大陆内部地壳变形的动力学机制目前仍然有争议.本文结合前人对大陆岩石圈流变学研究的知识和现代GPS观测结果,应用三维有限元数值模拟技术探讨了印度大陆向北推挤与青藏高原-天山地壳变形的动力学关系.模拟地壳的流变学用Maxwell黏弹性模型近似,印-藏的汇聚速度用大量GPS观测的速度边界约束,而欧亚大陆内的远程边界用弹簧约束.在重力方向上,模型考虑了重力加载和位于深部的静岩压力边界.通过大量模型的计算,在均一的地壳流变学框架下印-藏汇聚的应变使研究区内发生整体隆升;然而当考虑青藏高原,塔里木地块和天山等区域中地壳流变学可能存在的横向不一致时,可以发现印藏汇聚的应变经青藏高原吸收后可以跃过塔里木导致天山地区的强烈变形.这暗示新生代以来发生在天山地区强烈地壳变形的动力学可能与印-藏汇聚过程中青藏高原-塔里木天山一带岩石圈流变学存在横向不均一有关.这对我们进一步认识板块相互作用的远程效应和大陆内部岩石圈变形机制有一定理论意义     

岩石圈流变强度与中国大陆构造运动关系的探讨

以GPS观测资料和地震学研究成果为约束，针对不同流变参数的中国大陆岩石圈模型，数值模拟了岩石粘度与中国大陆板块边界作用强度的关系，探讨了陆-陆碰撞对中国大陆分层岩石圈运动的驱动机制．给出了陆-陆碰撞驱动力、附加地形与山根浮力及热浮力对中国大陆构造运动的驱动特点．印度板块、太平洋板块和菲律宾板块对中国大陆驱动的边界作用强度之比约是4：1．25：1，所引起的水平主压应力主要集中在坚硬岩石层；而附加地形等垂直方向作用力在水平方向产生的最大主压应力则主要集中在软弱岩石层．这种垂直方向上的作用力在高原南部地区阻碍陆-陆碰撞向北的推挤运动，在高原东北部增加对其它块体的推挤作用。     

青藏高原中南部的深部地球动力学过程 —Hi-Climb剖面北段接收函数和走时残差分析

青藏高原中南部Hi-Climb宽频地震探测剖面北段接收函数偏移和走时残差分析表明, 青藏高原中、西部岩石圈结构特征存在明显的不同. 青藏高原中部, 印度板块向北俯冲到羌塘地体之下, 在羌塘地体中南部达到最大的俯冲深度, 拆沉的印度岩石圈板片残留在拉萨地体中部附近之下, 深度可能超过上地幔转换带上界面; 青藏高原西部, 印度板块向北低角度俯冲, 可能俯冲到塔里木块体之下. 由于青藏高原中、西部印度板块俯冲模式的差异, 上涌地幔物质受到西部低角度俯冲印度岩石圈的阻挡, 使得地幔上涌物质更多的向东流动, 造成高原中部地区深部热物质向东侧向流动.     

我国青藏高原及邻区强震活动与板块运动力源变化的探讨(英文)

本文对青藏高原及邻区以及川滇地区大地震变迁进行研究,结合印度板块对欧亚板块推挤中力源的变化,探讨板块运动的不均匀性及碰撞规律。 通过分析认为,印度板块对欧亚板块的运动是不均衡的,具有一定的运动规律,可能经历了一个由东强——东转百——西转东——东、西强——东强的力源变化的循环过程。其中板块东部推挤较西部强烈,东部和西部推挤交替进行,板内地震显示出一定的轮回性。 今后对青藏高原地区来讲,应注意西部地区的地震活动的趋势,估计板块运动的力源会有一个变化或调整,由现在的东强转为西强的过渡阶段。对于川滇地区地震活动仍处于低水平阶段,虽有较强地震发生,但发生7级以上大地震可能性不大。     

基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

青藏高原东北缘地壳厚度与波速比研究

青藏高原是在印度板块和欧亚板块会聚作用下新生代时期形成的,是现今构造运动最强烈的地区之一.自印度-亚洲碰撞以来,高原内部及边缘发生了强烈的构造变形,在青藏高原周缘地区形成挤压转换造山带和侧向挤出地体群.     

剪切波分裂揭示的青藏高原东北缘分层各向异性形态:从海原断裂至银川地堑

印度板块与欧亚板块的挤压导致青藏高原隆升,青藏高原东北缘的变形模式对于青藏高原隆升机制有重要意义,地震各向异性可用于揭示岩石圈变形以及壳幔作用模式.本文基于青藏高原东北缘15个固定地震台站的远震地震波形,通过SKS、PKS、SKKS(简称XKS)震相的剪切波分裂分析,分析并拟合各台站的视各向异性参数,发现海原断裂带和银...     

滇西地区地壳各向异性特征及其动力学意义

1 研究背景 滇西地区位于印支地块与扬子地块之间,是青藏高原物质东向逃逸的必经带域,对印度板块和欧亚板块碰撞产生的岩石圈变形及青藏块体东南向挤出变形具有重要的吸收和调节作用.     

青藏高原西北缘地球动力学初探

从新构造单元划分、活动断层、活动褶皱、地壳升降运动、地震活动及新生代火山活动等方面论述了该地区的新构造及现代构造运动特征，最后讨论了该区和青藏高原形成的地球动力学问题。认为青藏高原在其形成过程中既有印度板块的向北俯冲和碰撞作用，又有塔里木块体的向南楔入，既有高原物质向外扩展作用，又有周边拗陷向高原内部渗透作用，所以青藏高原的岩石圈是处于一个四面受压，上出下入的动力学状态     

渭河陇西段第七级阶地年代的确定及其构造意义

昆黄运动是发生在中更新世时期青藏高原及其邻区一次重要的构造抬升事件,河流阶地及地层记录能够较好地反映这次构造事件。渭河陇西段第七级阶地沉积了104.5m厚的黄土,通过对其上覆黄土剖面的古地磁、粒度研究表明,此级阶地形成年代为距今870ka,阶地拔河高度说明自中更新世以来地面至少抬升了205m,其抬升速率约为0.2m/ka。这次构造事件在时间上与昆黄运动相一致,是对青藏高原强烈抬升的响应。     

Deep dynamical processes in the central-southern Qinghai-Tibet Plateau—Receiver functions and travel-time residuals analysis of north Hi-Climb

Teleseismic receiver functions and travel-time residuals along the north Hi-Climb broadband seismic array in the central-southern Qinghai-Tibet Plateau show that the lithosphere structures in the central and western Qinghai-Tibet Plateau are different. In the central Qinghai-Tibet Plateau, the Indian Plate is northward subducted beneath the Qiangtang block and arrives at the greatest depth beneath the central-southern Qiangtang block. The delaminated Indian lithospheric slab remains beneath the central Lhasa block to a depth possibly greater than that of the upper interface of the mantle transform zone. In the western Qinghai-Tibet Plateau, the Indian lithospheric plate is gently northward subducted and may have arrived to the south of Tarim plate. Due to the resistance from the gently northward subduction of the Indian mantle lithosphere in the western Qinghai-Tibet Plateau, the upwelling mantle material be-neath the Qiangtang block moves mostly toward the east to bring about the lateral eastward flow of the deep mantle hot material in the central Qinghai-Tibet Plateau.     

横跨喜马拉雅造山带的构造运动转换与变形分配

喜马拉雅造山带包含喜马拉雅弧和东、西构造结3个基本部分,它们是大陆碰撞后印度板块继续向北移动,并向西藏高原下俯冲产生的构造变形系统.该系统的重要地质特征之一,是同时存在多种不同样式、不同或相反性质的地壳变形,例如地壳南北向缩短与东西向伸展,高原隆起与山间盆地下沉,与造山带走向大致平行的向北倾斜或向南倾斜的逆断层,东西向...     

Analytical and numerical simulations of uplift processes at the Tibet-Sichuan boundary

Previous studies have shown that the uplift of Tibetan plateau started in response to the collision of Indian plate and Eurasian plate. During this process, the crust of Tibetan plateau has been greatly thickened which leads to significant elevations. The elevation gradient is extremely large at the east boundary of Tibetan plateau where Longmenshan fault exists, dropping from 4500 to 500 m within a distance of100 km, while it is more gentle at the south and north sides of Sichuan basin. Such a difference of elevation gradient has been explained with a crustal channel flow model. However, previous crustal flow models consider the thickness of the lower crust as a constant which is highly simplified. Therefore, it is essential to build a more realistic crustal flow model, in which the thickness of the lower crust is variable and dependent on the inflow velocity of crustal materials. Here we build up both analytical and numerical models to study the mechanism and process of the uplift of Tibetan plateau at the eastern boundary.The results of the analytical model show that if the thickness of the lower crust can vary during the uplift process, the lower crustal viscosity of the Sichuan basin needs to be 1022 Pas to fit the observed elevation gradient. Such a viscosity is one-order magnitude larger than the previous results. Numerical model results further show that the state of stresses at the plateau boundary changes during uplift processes. Such a stress state change may cause the formation of different fault types in the Longmenshan fault area during its uplift history.     

基于GPS应变、地震应变率与震源应力场对帕米尔高原现今构造变形特征的分析

研究帕米尔高原的构造变形特征对于理解印度板块向北推挤过程中的应变分配方式以及应力转换模式具有重要的意义.本文利用区域GPS应变场、地震应变场与震源应力场分析帕米尔高原的构造形变特征.主要结论为:(1)该区域变形主要以NNW-SSE或近N-S向的挤压为主,在高原内部伴有明显的近ENE-WSW或E-W向拉张,应力方向在帕米尔高原与塔吉克盆地区域呈现逆时针旋转的趋势,而在塔里木盆地则显示几乎与帕米尔高原的一致的应力状态,这可能与两侧盆地块体的强度差异有关.(2)安德森断层参数A∅显示帕米尔高原北缘与西侧区域为逆断层应力状态,在高原内部为正断层应力状态,这与GPS应变的结果显示的应变主要集中在主帕米尔断裂与阿莱谷地附近而在高原内部应变较低是一致的,另外应力在喀喇昆仑断裂北段的方向基本平行于断层走向,以及断层北端较低的滑动速率,这说明了地壳挤压缩短可能是帕米尔高原主要的的构造变形特征,并不支持由于边界走滑断裂导致的应变分异或者块体挤出的模式.(3)综合考虑地震应变方向与SHmax从帕米尔北部NNW-SSE方向到天山北部的近N-S方向的转换,GPS应变方向在帕米尔高原两侧盆地都存在不同程度的旋转,应力场安德森参数A∅显示的应力状态以及SKS的结果显示的近ENE-WSW方向,我们认为印度板块向北推挤与天山造山带碰撞导致帕米尔高原不对称的径向逆冲是帕米尔高原现今构造变形的主要成因与构造模式.     

岩石圈根拖曳作用在青藏高原西部和东部造山中的比较研究

根据地球物理探测资料,基于二维模型,利用黏弹性有限元方法,研究青藏高原西、东剖面的地壳均衡和岩石圈根拖曳的构造应力机制.数值模拟结果表明,青藏高原西部（B B′剖面）的造山水平挤压力主要来源于岩石圈根的向下拖曳,印度板块向北挤压为次要因素,形成“山隆盆降”的地表形态;而青藏高原东部（A A’剖面）岩石圈根向下拖曳还不足以形成硬上地壳中挤压造山的主要力源.对比结果认为,青藏高原的深部层圈结构和应力体系在西、东部存在明显的差异,反映了高原内部造山演化的西、东分异特征.     

Variation of Uplift Velocit y in Qinghai-Tibet Plateau: Its Occasion and Consequences

The velocity of uplift in the Qinghai-Tibet plateau has been changed in a remarkable sense by the continental collision.In this paper the buoyancy variation,which occurred in the crustal shortening and thickening process,was used to explain the varied velocities.In the initial stage subcrustal material came from anomalous mantle with high temperature,then the density contrast between crust and mantle was small; in turn both the buoyancy and the surface uplift were gentle.When the thickened crust was squeezed into normal mantle in the later stage,the significant buoyancy would cause a rapid uplift.The variation of buoyancy also affected the stress regime around the plateau.     

青藏高原松潘—西秦岭—临夏盆地深地震反射剖面——采集、处理与初步解释

由于印度洋板块向亚欧板块俯冲使青藏高原不断隆起,其形成不仅导致了亚洲大陆内部强烈的晚新生代构造变形,还对其边缘地区的地貌格局产生重大影响.青藏高原东北缘是青藏高原向北东方向扩展的前缘部位,是印度与欧亚两大板块碰撞作用由近南北方向向北东、东方向转换的重要场所.本文利用2004年和2008年完成的深地震反射剖面资料,采用关键处理技术和参数开展唐克-合作剖面与合作-临夏剖面联线处理,获得总长约400 km的深地震反射剖面,完整揭示了西秦岭造山带及其两侧盆地的地壳结构和构造变形样式.结果显示西秦岭造山带下地壳向若尔盖逆冲推覆的深部构造特征;西秦岭下地壳北倾的强反射及其北侧南倾的强反射特征揭示出扬子与华北两个大陆板块在西秦岭造山带下的汇聚行为.Moho的埋深和起伏形态表明青藏高原东北缘地壳经历了高原隆升后强烈的伸展减薄作用.     

GEOMORPHIC FEATURES OF THE HEIHE RIVER DRAINAGE BASIN IN WESTERN QILIAN SHAN-HEXI CORRIDOR AND ITS TECTONIC IMPLICATIONS

Using quantitative geomorphic factors for regional active tectonic evolution is becoming more and more popular. Qilian Mountains-Hexi Corridor which locates in the northern edge of Qinghai-Tibet plateau is the most leading edge of the plateau's northward extension. The uplift rate of all segments and the intensity of influence from tectonic activity are the important evidences to understand the uplift and extension of the plateau. Heihe River Basin is located at the northern piedmont of the western segment of Qilian Mountains, the development of the rivers is influenced by the tectonic activity of the Qilian Mountains, and the unique river morphology is important carriers of the regional tectonic uplift. Geomorphologic indexes such as hypsometric integral, geomorphologic comentropy and river longitudinal profiles were extracted by GIS tools with free access to the Shuttle Radar Topography Mission(SRTM)DEMs, and according to the different expression of the geomorphological indexes in the Heihe River Basin, we divided the drainage basin into two parts and further compared them to each other. Recent studies reveal that obvious differences exist in the landscape factors(hypsometric integral, geomorphology entropy and river profiles)in the east and west part of the Heihe Basin. The structural intensity of the west part is stronger than that of the east, for example, in areas above the main planation surface on the western part, the average HI value is 0.337 8, and on the eastern part the HI value is 0.355. Accordingly, areas under the main planation surface are just on the contrary, indicating different structural strength on both sides. Similar phenomenon exists in the whole drainage basins. Furthermore, by comparing the fitting river profiles with the real river profiles, differential uplift is derived, which indicates a difference between west and east(with 754m on the western part and 219m on the east). Comprehensive comparison and analysis show that the lithologic factors and precipitation conditions are less influencing on the geomorphic factors of the study area, and the tectonic activities, indicated by field investigation and GPS inversion, are the most important element for geomorphic evolution and development. The variation of the geomorphologic indexes indicates different tectonic strength derived from regional structures of the Qilian Shan.     

由多个小震推断的青甘和川滇地区地壳应力场的方向特征

本文根据1975-1984年期间发生的多个小地震的P波初动方向数据,推断了青、甘、川、滇地区平均主应力轴的方向。结果表明,该地区压应力轴（P轴）和张应力轴（T轴）方向皆水平,但其方位由北到南呈现规则转动的趋势,即主压应力轴在北部青甘地区大致取NE-SW方向,到中部川西北地区转为近E-W方向,再到南部云南地区转为NNW-SSE或近N-S方向。形成应力轴方向这样特定分布图象的原因,可用印度板块向北对青藏高原的推挤和缅甸中源地震带地区下沉物质对云南地区的拖曳作用来解释。