基于弹性薄片格林函数的GPS应变求解方法对青藏高原东北缘三维构造变形特征的研究

基于弹性薄片格林函数的GPS三维应变求解方法,对青藏高原东北缘地区的构造变形特征进行研究。结果表明,青藏高原东北缘的应变主要集中在边界断裂上,而在断裂之间的内部块体应变分布相对较小,垂直应变最大值位于日月山断裂以东和海原断裂以南的区域,与块体旋转及物质东向运移有关,且很可能受中下地壳流的影响。本文用三维GPS应变分析为理解大陆内部构造变形动力学过程提供了新的视角。     

二测中心论文入选中国精品科技期刊顶尖学术论文领跑者F5000

<正>中国地震局第二监测中心王双绪研究员撰写的"青藏高原东北缘现今三维地壳运动特征研究"一文,被评为"中国精品科技期刊顶尖学术论文领跑者F5000"。专家认为,此论文所取得的成果翻开了青藏高原现今地壳构造活动研究新的一页。该论文由"地震行业研究重大专项——中国综合地球物理场监测"项目资助。     

若尔盖地区地壳三维体波速度结构研究

利用双差层析成像方法反演若尔盖地区三维速度结构,得到该地区的精细三维速度结构和高精度震源位置参数.反演结果显示,研究区速度结构整体呈低速状态,反映出青藏高原内部具有部分熔融物质特性;在青藏高原东北缘地区,强烈的构造变形特征以及低速区蔓延方向印证了青藏高原内部物质向东南方向流溢的科学推测;低速青藏高原板块与相对较硬的若尔...     

二测中心论文入选中国精品科技期刊顶尖学术论文领跑者F5000北大核心CSCD

中国地震局第二监测中心王双绪研究员撰写的＂青藏高原东北缘现今三维地壳运动特征研究＂一文,被评为＂中国精品科技期刊顶尖学术论文领跑者F5000＂。专家认为,此论文所取得的成果翻开了青藏高原现今地壳构造活动研究新的一页。该论文由＂地震行业研究重大专项——中国综合地球物理场监测＂项目资助。     

阿拉善地块南缘构造活动特征与青藏高原东北缘向外扩展的最新边界

青藏高原向北东方向扩展的方式及最新扩展边界的位置,是目前青藏高原东北缘构造变形研究的热点.基于近年来对阿拉善地块南缘及邻区活动构造运动特征调查和定量研究结果,重点总结了阿拉善地块南缘活动断裂几何图像及运动特征,指出以前普遍认为的稳定阿拉善地块内部在新生代晚期发育了一系列规模不等、运动性质各异的活动断裂,这些活动断裂是青...     

青藏高原东北缘及其周边地区现今构造应力场及地震活动性

收集青藏高原东北缘及其周边地区371个震源机制解数据,对该区域进行1°×1°经纬度网格的构造应力场反演。结果表明,青藏高原东北缘内缘最大主压应力以NE向为主,外缘最大主压应力由西向东呈现出顺时针旋转的特征,即最大主压应力轴由西段近NNE向转为中段NE向,再转为东段NWW向。从不同深度对青藏高原东北缘及其周边地区进行2°×2°经纬度网格的构造应力场反演。结果显示,地壳上下部分断层体系存在巨大的变化差异,产生这种差异的原因可能与地壳的挤压增厚有关。     

昆仑8.1级地震前青藏块体东北缘构造运动特征

利用青藏块体东北缘1993、1999和2001年的GPS观测资料和1980年以来的跨断层流动形变资料，分析了昆仑8．1级地震前青藏块体东北缘地区水平运动演变与断层异常活动的一些特征。结果显示：震前水平运动与变形强度减弱，断层形变异常发育。结合块体和构造研究认为，青藏块体内部8．1级大震的蕴育和发生，对块体边界构造区域影响显著；震后调整和应力转移可能加速块体东北部某些构造部位应变能的积累。     

青藏高原东南缘壳幔结构探测研究新进展

青藏高原东南缘的岩石圈变形特征和动力学过程显著不同于以正向碰撞为主要形式的青藏高原本体。其变形样式在地壳浅部以侧向滑移为主,并伴随一系列尚待揭示的深部过程。毫无疑问,青藏高原东南缘的岩石圈结构探测研究是理解青藏高原碰撞造山、深部动力学过程不可或缺的重要环节。而揭示与侧向碰撞变形的深部过程相伴生的成矿带的岩石圈三维结构和深部动力学背景,对大陆碰撞成矿理论框架的完整性至为关键。通过对青藏高原东南缘的壳幔结构探测研究成果和基本认识进行了较系统的梳理,重点介绍青藏高原东南缘及邻区深部结构地震学探测研究近十几年的新进展、新认识,主要涉及壳幔结构的天然地震成像、人工源地震探测剖面和深部动力学等研究方向,供对青藏高原地学研究感兴趣的地质科研人员参考。     

我院两项科研成果通过鉴定

黄河黑山峡大柳树坝址区地质构造格架及断裂活动性研究 该项研究是甘肃省计委委托项目,由我院杜东菊副教授负责,彭建兵、张骏、胡高社、苏生瑞等同志共同完成,于今年元月十九日在兰州通过专家评审鉴定,认为居国内领先地位,部分内容达国际先进水平。 研究成果以1/万地质填图为基础,全面、系统地开展了大柳树坝址区的地质构造格架和断裂活动性以及地裂缝的调查研究工作。该区在区域上位于青藏高原东北缘逆冲推覆构造     

青藏高原东北缘似三联点构造的初步研究

从深部构造的角度对青藏高原东北缘似三联点构造进行了探讨。人工地震资料反演结果表明,该区的地壳结构与其它地区明显不同Moho面为一复杂的过渡带,而不是尖锐的速度间断面;在该区内存在一组弧形构造,各弧形断层在形态、规模和破碎程度方面的差异,反映了青藏高原块体向东北方向强烈的挤压作用及其传递过程。     

流变特性对青藏高原构造变形影响的数值模拟

建立三维黏弹性有限元模型,采用标准线性固体本构关系,分析流变特性对青藏高原现今构造变形的控制作用。模拟结果显示：1）在高原地壳介质流变机制的控制下,青藏高原内部从西向东,东向位移分量逐渐增大。最大值出现在甘孜 玉树 鲜水河断裂带区域内,反映了青藏高原的物质东移运动;2）在菱形块体中南部,其东侧区域向东南方向运动,而其西侧区域则转向西南方向运动;3）中地壳强流变模型与下地壳强流变模型给出的计算结果总体特征相似,二者均能较好模拟高原物质东流以及绕喜马拉雅东构造结的顺时针转动;4）流变特性对青藏高原构造变形特征的影响较大。     

宁夏红寺堡盆地隐伏古隆起成因机制及其对区域沙漠化的影响

目前对于青藏高原东北缘活动构造研究多集中于活动断裂带的活动性,而对夹持于其间的沉积盆地构造格架及活动性研究甚少。以夹持于烟筒山断裂与牛首山—罗山断裂之间的宁夏红寺堡盆地为研究对象,采用重力资料重处理解译、音频大地电磁测深(AMT)和地震勘探相结合,揭示红寺堡盆地隐伏构造特征,并进一步采用盆山一体化思路分析隐伏构造的成因机制及其对区域沙漠化的控制作用。结果表明:青藏高原在中新世末发生强烈的NE向推挤、扩展和隆升,红寺堡盆地由坳陷盆地转变为挠曲盆地;在青藏高原NE向扩展的影响下,烟筒山断裂发生强烈的逆冲作用,古生代—中生代基底逆冲于古近系—新近系之上,受构造变形影响的最新地层为中新统彰恩堡组;红寺堡盆地内的隐伏古隆起呈NW—SE向,与烟筒山构造带具有相同的构造动力学背景,受青藏高原NE向扩展影响形成于中新世末,并且至今仍具有活动性;隐伏古隆起周缘断裂的活动破坏了地表稳定性、蓄水能力和地表植被,导致区域沙漠化呈现有规律的NW—SE向带状展布。该研究成果对于宁夏红寺堡盆地区域稳定性评价及沙漠化的综合治理具有现实指导意义。     

应用GPS观测青藏高原东北缘应力场变化

采用各向同性弹性地球模型推导了地面位移场速率与地壳内任意点应力场变化的边界积分关系,同时利用青藏高原东北缘1999～2001年观测的GPS资料对观测区地壳深度为5 km和25 km的主应力和最大剪应力进行了计算分析.结果表明,青藏高原东北缘的主应力变化主要集中在祁连山断裂、海原断裂等,在1920～1954年间历史上发生过多次震级为7.0～8.5级强震的断裂附近,并具有主应力变化沿断层走向分布、最大剪应力沿断层走向交替变化等特征.     

青藏高原隆升的黄土高原构造侵蚀效应

研究了青藏高原隆升与亚洲大陆强季风气候的耦合效应、黄土高原的阶段性抬升、构造变形及其构造侵蚀效应。结果表明,青藏高原的隆升引起多种黄土地质灾害。黄土高原的构造抬升导致侵蚀基准面下降,为重力侵蚀、沟谷溯源侵蚀和流水侵蚀提供了有利条件;构造变形使黄土产生构造裂隙、节理,增大了黄土的侵蚀速率,促进了黄土的坍塌和滑坡等侵蚀性地质灾害的发生;地形突变带、活动断裂带及地震活动带等稳定性条件差的黄土分布区,是黄土侵蚀性地质灾害最剧烈的地区。     

江南古陆东北缘盖层叠加褶皱特征

江南古陆东北缘古生代—早中生代盖层中发育的褶皱构造属性逐渐被认识,但该区是否存在叠加褶皱及其叠加样式如何则未见报道。通过野外调查,发现江南古陆东北缘发育加里东期、印支期褶皱构造。通过对区内叠加褶皱特征和应力场恢复研究,并应用构造解析和赤平投影法研究叠加褶皱的几何学和运动学特征,显示盖层发育3期区域性叠加褶皱变形:区内早期遭受SN向挤压,形成加里东晚期近EW向褶皱(第一期褶皱);其后遭受SE—NW向挤压,形成印支早期NE向或NNE向褶皱(第二期褶皱);晚期遭受NE—SW向挤压,形成印支晚期—燕山早期近SN向或NNW向褶皱(第三期褶皱)。区域叠加褶皱主要有横跨和斜跨叠加褶皱,发育多样干涉样式。结果表明:第二期褶皱斜跨第一期褶皱,形成了区内基本构造格局。深入研究叠加褶皱构造特征和变形演化史,对区内构造格架重建和地质找矿均具有重要意义。     

应用GPS观测研究青藏高原东北缘应力场变化

采用各向同性弹性地球模型推导了地面位移场速率与地壳内任意点应力场变化的边界积分关系，同时利用青藏高原东北缘1999～2001年观测的GPS资料对观测区地壳深度为5h和25h的主应力和最大剪应力进行了计算分析。结果表明，青藏高原东北缘的主应力变化主要集中在祁连山断裂、海原断裂等，在1920～1954年间历史上发生过多次震级为7．0～8．5级强震的断裂附近，并具有主应力变化沿断层走向分布、最大剪应力沿断层走向交替变化等特征。     

利用重力多尺度分解资料反演青藏高原东北缘地壳厚度

通过重力异常分解模型,选用小波基函数“bior3.7”,分解得出青藏高原东北缘布格重力异常资料的小波4阶近似成分,利用其主要由莫霍面产生的布格重力异常,以6条人工地震剖面信息做初始控制条件,反演得出青藏高原东北缘的地壳厚度。     

齐家文化时期(4200～3600 cal. a BP)青藏高原高庙盆地植被重建及与现今对比

高庙盆地是青藏高原史前文化重要活动区域,也是青藏高原东北缘植被垂直地带性最为显著的地域,是揭示自然环境与人类活动相互作用的典型区域。对高庙盆地店子坪遗址剖面开展了年代学与孢粉研究,重建了齐家文化时期的区域植被状况。结果表明:孢粉组合以松属、云杉属、蒿属为主,并伴有少量桦属、鹅耳枥属、榆属、沙棘属、藜科、菊科;结合高庙盆地现今地貌与植被分布特征,推测齐家文化时期(4 200～3 600cal.a BP)盆地内植被类型为森林草原,低阶地以松林为主,并有少量的榆、鹅耳枥和桤木等温带落叶阔叶性树种,属于温性针阔混交林,高阶地及中山地为以蒿属为主的温性草原,沟谷阴坡则可能生长以松、云杉为主的针叶林;与现今植被相比,青藏高原东北缘河谷地带低阶地现今已无松林,全被杨树林等人工林替代,云杉、松分布区较齐家文化时期显著萎缩,仅在中—高山地带呈岛状不连续分布,推测历史时期人类活动可能是青藏高原东北缘河谷地带植被变化的重要驱动力。     

用GPS资料分析青藏高原现今应变率场

基于中国大陆构造环境监测网络的GPS观测资料,获取青藏高原及周边地区地壳水平运动速度场以及应变率场。结果表明,青藏高原及周边地区10 a尺度应变率场分布的整体特征与该地区长期地质构造背景和地震活动具有继承性,主应变、剪应变以及面膨胀率的分布特征与高原边缘和天山地区的地壳缩短、藏中南地壳的东西向伸展以及高原内部走滑断裂的构造活动一致。     

民乐6.1级、岷县5.2级地震前区域重力场变化

通过对青藏高原东北缘重力观测资料进行系统分析．从动态的观点研究了2003年10月25日甘肃民乐6．1及5．8级地震和11月13日甘肃岷县5．2级地震孕育发生过程中的重力场演化特征．得到如下结论：①从统一起算基准获得的青藏高原东北缘重力观测资料．较完整地反映了2003年10月25日发生的民乐6．1级、5．8级地震和11月13日发生的岷县5．2级地震孕育、发生过程中出现的流动重力前兆信息;②小波分解的重力场图像能较清晰地反映地震孕育、发生过程中区域性重力趋势变化和震中地区深部物质密度变化引起的异常。