大興安嶺中南段垂直形變研究范文

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摘要：利用大興安嶺中南段地區(qū)1993與2015年兩期精密水準(zhǔn)資料，采用GPS連續(xù)站數(shù)據(jù)對(duì)精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行約束平差，獲取該地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間背景下的速度場(chǎng)。結(jié)果表明，大興安嶺中南段地區(qū)以隆升運(yùn)動(dòng)為主，平均垂直運(yùn)動(dòng)速率為2.14mm/a；中段地區(qū)隆升運(yùn)動(dòng)速率大于南段地區(qū)，最大垂直運(yùn)動(dòng)速率為3.87mm/a。

關(guān)鍵詞：約束平差；精密水準(zhǔn)；大興安嶺；垂直形變

大范圍的精密水準(zhǔn)測(cè)量是監(jiān)測(cè)地殼垂直運(yùn)動(dòng)的主要手段之一。利用兩期精密水準(zhǔn)資料可以得到地殼垂直運(yùn)動(dòng)的速度場(chǎng)，進(jìn)而分析在該時(shí)期內(nèi)地殼的垂直運(yùn)動(dòng)情況。精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)由于平差基準(zhǔn)選取、平差算法以及誤差累積等原因，其應(yīng)用有一定的局限性。目前GPS觀(guān)測(cè)技術(shù)可以精確地提供空間三維信息，而且GPS連續(xù)站的長(zhǎng)期結(jié)果在計(jì)算垂直方向的精度已經(jīng)達(dá)到mm級(jí)[1]。利用GPS連續(xù)站數(shù)據(jù)對(duì)精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行約束性平差[2]，為精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供基準(zhǔn)，并且提高其速度場(chǎng)精度。

1資料整理與數(shù)據(jù)處理

大興安嶺中南段在大地構(gòu)造位置上屬于西伯利亞地臺(tái)與華北克拉通的交接部位，為古大陸的邊緣過(guò)渡帶。該區(qū)處于深大斷裂夾持區(qū)，屬于華力西晚期褶皺帶，是西伯利亞板塊與塔里木-中朝地塊之間的天山-興安嶺褶皺系的東南緣[3-6]。本文研究區(qū)西起115.5～124°E，南起43～48.7°N。收集該區(qū)域兩期精密水準(zhǔn)資料，第一期施測(cè)時(shí)間為1992～1995年；第二期施測(cè)時(shí)間為2015年。兩期水準(zhǔn)數(shù)據(jù)有公共測(cè)點(diǎn)269個(gè)，3個(gè)GPS連續(xù)站分別為NMAL、NMDW和NMWL。數(shù)據(jù)處理采用GAMIT/GLOBK，采用通用模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行改正，通過(guò)垂向坐標(biāo)時(shí)間序列線(xiàn)性擬合得到GPS連續(xù)站的垂向運(yùn)動(dòng)速率（表1）。計(jì)算時(shí)采用3個(gè)GPS連續(xù)站的垂直運(yùn)動(dòng)速率對(duì)兩期水準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行約束平差，得到研究區(qū)域的速度場(chǎng)。平差計(jì)算得到的單位權(quán)中誤差為1mm/km左右，表明監(jiān)測(cè)網(wǎng)的實(shí)測(cè)精度比較好。平差后對(duì)平差結(jié)果進(jìn)行預(yù)處理，刪除個(gè)別量級(jí)過(guò)大或者與相鄰點(diǎn)差異過(guò)大的點(diǎn)，然后繪制地殼垂直運(yùn)動(dòng)速率圖與速率等值線(xiàn)圖[7]。

2地殼垂直運(yùn)動(dòng)的時(shí)空特征

根據(jù)數(shù)據(jù)資料繪制研究區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)速率（圖1）與速率等值線(xiàn)（圖2）。分析表明，大興安嶺中南段的垂直形變場(chǎng)有如下特征：根據(jù)速度場(chǎng)數(shù)據(jù)（圖1）可以明顯看出，研究區(qū)域的垂直形變特征基本與近代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征相一致，山地地區(qū)基本穩(wěn)定，以隆升為主，大趨勢(shì)上表現(xiàn)出繼承性運(yùn)動(dòng)。雖然整體呈現(xiàn)出隆升的特征，但是隆升速率存在一定的差異性。最大隆升速率為3.87mm/a；最小隆升速率為0.24mm/a。該區(qū)域的隆升速率從西南地區(qū)至東北地區(qū)逐漸遞增，呈線(xiàn)性變化。在洮兒河斷裂與雅魯河斷裂之間的區(qū)域，垂直運(yùn)動(dòng)速率相對(duì)較大，均值在3mm/a左右。由圖1、2可以看出，大興安嶺中南段地區(qū)的隆升速率在嫩江斷裂附近均明顯大于其他區(qū)域，且最大隆升速率也在該區(qū)域。嫩江斷裂走向?yàn)楸睎|向，斷裂西側(cè)（下盤(pán)）隆升，東側(cè)（上盤(pán)）下降，屬于斷階式斷裂（即表現(xiàn)為正斷層特征）。該斷層在全新世仍有活動(dòng)，且屬于地震活動(dòng)較強(qiáng)的活動(dòng)斷裂。由于嫩江斷裂的活動(dòng)影響，導(dǎo)致處于該斷裂西側(cè)公共測(cè)點(diǎn)的隆升速率較大，均值在3mm/a左右。同時(shí)相對(duì)應(yīng)，該區(qū)域的垂直運(yùn)動(dòng)速率，也說(shuō)明嫩江斷裂在1992～2015年間的垂直運(yùn)動(dòng)特征是西側(cè)一直處于隆升狀態(tài)。研究區(qū)域的西拉木倫斷裂附近處于微弱的隆升狀態(tài)。西拉木倫斷裂位于西伯利亞板塊和華北板塊間的興蒙造山帶內(nèi)該斷裂除受到南北擠壓外，兼具右行走滑特點(diǎn)。該區(qū)域的垂直運(yùn)動(dòng)速率表明，西拉木倫斷裂北側(cè)區(qū)域垂向運(yùn)動(dòng)較弱，垂直運(yùn)動(dòng)速率在1～2mm/a。

3結(jié)語(yǔ)

本文利用精密水準(zhǔn)和GPS連續(xù)站資料，采用約束平差的方法，獲取大興安嶺中南段地區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)。分析表明，該區(qū)域表現(xiàn)出繼承性運(yùn)動(dòng)，呈整體隆升狀態(tài)。研究區(qū)的北部和東北部隆升速率大于西南地區(qū)，表現(xiàn)出隆升速率的差異性。嫩江斷裂西側(cè)的隆升速率較大；西拉木倫斷裂的北側(cè)隆升速率較小。總體來(lái)看，大興安嶺中南段地區(qū)的垂直形變特征基本與近代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征相一致，山地地區(qū)基本穩(wěn)定，以隆升為主。

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作者：鄧董建 蘇廣利 徐佳垚 單位：中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心