基于大地测量数据对青藏高原地区现今地壳形变的分析

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青藏高原地区是中国地壳运动和变形最剧烈,也是研究板块运动,板块内部变形和板块内部地震孕育的理想地区的地区之一。同时,青藏高原地区还是中国大陆地震发生最频繁,地震强度最大的地区。自上世纪80年代末以来,以GPS为代表的空间大地测量技术在中国得到广泛应用,尤其是陆态网络的逐步完善,使我们可以获取了中国大陆整体及块体和断层局部的现今运动学特征。由于大地测量观测为我们提供了全球及区域不同空间尺度的地壳运动和形变的精确观测信息,所以将GPS研究结果和地球物理、地质等方面的研究成果结合起来,更全面、深入地了解地壳和地球内部的运动、演化过程成为可能。本文采用经过模型改进的二维有限单元方法,在弹性介质条件下,对青藏高原地区的运动与变形特征进行初步研究。最后将钻孔应变和GPS的应变时间序列进行比较分析,并初步分析异同的原因。论文得到了以下认识和结论:1.青藏高原地区在受到印度板块的持续北向运动推挤运动下产生了多处应变率集中区,主要有羌塘与巴颜喀拉地块边界带、川滇菱形地块区周边、西北西昆仑断裂带地区、祁连地块与阿拉善地块的边界带等。同时发现在研究时间段内,历史地震与应变集中区有比较好的一致性,说明应变率可能及时反映了震前震后的地壳的变化信息。2.本文中采用的经模型改进的二维有限元方法计算得到青藏高原地区的运动速度场合应变场。內符合检验精度较高,外符合检验采用与前人研究成果进行比较的方法,主要不同之处主要在前人的研究结果中印度板块的俯冲带速度大,应变也大,而在本文中虽然速率也大,但是应变并没有那么大。分析认为其中可能有两方面的原因:首先是可能印度板块的俯冲挤压作用也有相对平静期,而在本文的研究时间段内这种作用并不明显;其次缺少喜马拉雅山以南的GPS速度场数据给模拟结果造成影响。3.在将青藏东北区的钻孔数据跟GPS连续站计算得到的线应变率进行探索性比较的过程中,发现其计算结果中虽然应变方向基本一致,但是钻孔数据的年应变累积量达到10-6数量级而GPS连续站的应变年累积量只有10-8,两者相差两个数量级,分析可能有两方面的原因:研究区域基线基本都在一百公里以上,这对捕获变形的细节特征制造了难度,其次是观测结果受到微细局部地体环境的影响,其应变率个体性强,难具区域代表性。
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