利用空间大地测量资料研究大陆区域构造变形模式

论文摘要

地壳运动与变形受岩石圈深浅部结构特点、构造单元边界动力和深部动力、构造带几何和运动特性等多种因素的影响,以上因素的差异性变化往往对应着不同的地壳运动与变形模式。本文围绕大陆区域地壳运动与变形模式,以空间大地测量观测（GNSS和InSAR）为基础,综合区域断层活动性、地形地貌特点、岩石圈结构属性、历史地震目录及区域强震震源特性等资料,对帕米尔高原东西向剪切变形、苏拉威西拉张变形和巴布亚新几内亚逆冲褶皱带汇聚变形进行了分析和研究,以认识区域地壳运动与变形模式、应变积累方式、造山运动、活断层构造几何及运动特性等,相关分析对研究大陆动力学和地震动力学等具有重要的科学意义和借鉴价值。本文的研究内容主要包括:（1）帕米尔高原东西向剪切变形模式研究。在印度板块和欧亚板块碰撞挤压的作用下,帕米尔高原以北部弧形构造带的南北向缩短为主,除此之外,沿木吉-公格尔断裂带,高原还呈现出显著的东西向剪切变形。利用GNSS和InSAR观测资料分析了帕米尔高原地壳运动与变形特征,着重分析了高原的东西向剪切变形特征;结合历史地震目录和区域强震震源机制,对木吉-公格尔断裂在高原剪切变形过程中扮演的角色进行了分析;并对高原剪切变形的动力学机制进行了讨论。研究表明:（ⅰ）帕米尔高原以南北向的地壳缩短为主,汇聚变形主要发生在高原前缘褶皱系上;（ⅱ）木吉-公格尔断裂带是一条剪切变形带,其东部地壳向东运动,西部地壳向西运动,表现为木吉断层的右旋剪切变形和公格尔断裂的东西向拉张剪切变形;（ⅲ）木吉-公格尔断裂带是帕米尔高原与塔里木盆地之间的构造边界带,吸收和调节着帕米尔高原和塔里木盆地之间的相对变形;（ⅳ）帕米尔高原剪切变形是下地壳熔融层内的韧性流动在地表的力学响应。（2）苏拉威西中部拉张构造变形模式研究。苏拉威西（Sulawesi）位于印度尼西亚东部,吸收并调节着澳大利亚板块、巽他板块和菲律宾板块之间的汇聚变形。苏拉威西构造复杂,火山活跃,地震频发且类型多样。帕卢—科罗走滑断层从南向北贯穿苏拉威西中部,是苏拉威西构造单元内一条非常重要的大型左旋走滑断裂带,且以帕卢—科罗为边界断裂的东苏拉威西中部块体表现为明显的拉张应变。基于区域断层活动性、地形地貌资料和历史地震目录提出了“漏斗”运动学模型,用于解释苏拉威西中部地壳的拉张变形及其演化过程。研究表明:（ⅰ）苏拉威西中部地壳运动分为两个阶段;造山阶段和物质挤出阶段,两个阶段都涉及到物质的积累和挤出,第一个阶段物质的积累占主导,第二个阶段物质的侧向挤出占主导;（ⅱ）物质沿帕卢—科罗断裂带的侧向挤出作用促进了苏拉威西的重力滑塌,导致了该区域地壳的拉张、减薄。（3）巴布亚新几内亚逆冲褶皱带变形模式研究。巴布亚新几内亚（Papua New Guinea,PNG）位于澳大利亚板块和太平洋板块碰撞的前缘地带,区域逆冲褶皱带普遍发育。基于InSAR观测资料对2018年巴布亚新几内亚Mw 7.5地震的同震和震后形变进行了分析;确定了主震的多断层破裂模型,并对主震的同震滑动分布特征进行了反演;同时对观测到的震后沉降信号进行了分析;结合地形地貌资料、岩石圈结构特性、反演确定的构造几何及滑动分布模型对巴布亚新几内亚逆冲褶皱带地壳增厚机制、应变积累方式、和大地震破裂模式等进行了研究。结果表明:（ⅰ）2018年巴布亚新几内亚Mw 7.5地震是一个多断层破裂事件,共涉及到了四个断层的破裂,以基底逆冲为主,破裂的深度超过了 25 km;（ⅱ）首次在逆冲褶皱带内观测到了基底逆冲和浅部拉张并存的变形模式,浅部拉张可能是逆冲断裂正断活化的结果,也可能是古地堑直接失稳造成的;（ⅲ）逆冲褶皱带沿走向变化的地形地貌特点与岩石圈属性和构造几何有关,西段岩石圈温度较低,强度较大,东段岩石圈温度较高,强度较弱;西段的断裂倾角要比东段的陡;（ⅳ）逆冲褶皱带及其山前区域具有较高的拉张破裂危险性,基底逆冲和浅部拉张共存给地震危险性评估带来了巨大的挑战。

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文章来源

类型: 博士论文

作者: 王帅

导师: 许才军

关键词: 空间大地测量,地壳运动与变形,走滑剪切,拉张构造,逆冲褶皱带,地震活动

来源: 武汉大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学,地球物理学

单位: 武汉大学

分类号: P542;P315

总页数: 121

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标签：空间大地测量论文;  地壳运动与变形论文;  走滑剪切论文;  拉张构造论文;  逆冲褶皱带论文;  地震活动论文;