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青藏高原东北缘祁连造山带东段深部结构及其动力学过程

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地学前缘 2023年第5期30卷 314-333页

作者：程永志高锐卢占武李文辉王光文陈司吴国炜蔡玉国中国地质科学院地质研究所自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100037 中山大学地球科学与工程学院广东广州510275

青藏高原东北缘祁连造山带东段由临夏地块和陇中地块组成,该地区经历了祁连洋闭合、华北地块和祁连地块的拼合、印度板块和欧亚板块碰撞等多期构造事件的影响,形成了现在复杂的构造格局。为了研究该地区不同地块的拼合位置和地质构造演... 详细信息

青藏高原东北缘祁连造山带东段由临夏地块和陇中地块组成,该地区经历了祁连洋闭合、华北地块和祁连地块的拼合、印度板块和欧亚板块碰撞等多期构造事件的影响,形成了现在复杂的构造格局。为了研究该地区不同地块的拼合位置和地质构造演化过程,我们利用覆盖研究区的33个中国地震科学台站探测Ⅱ期(ChinArrayⅡ, 2013—2016)宽频带流动台站3年的观测资料,利用远震P波接收函数H-κ叠加和共转换点叠加(CCP)方法获得了33个台站下方的地壳结构、泊松比、Moho面变化形态。研究结果显示:马衔山断裂是划分临夏地块和陇中地块的重要边界断裂,马衔山断裂作为一条穿壳断裂在我们的计算结果中表现为连续陡变的西倾负震相,该断裂是临夏地块和陇中地块的缝合线。临夏地块壳内分层结构明显,中下地壳存在低速异常,可能含有含盐流体,具有日本型岛弧特征。陇中地块的上地壳层状结构显著,中下地壳层状结构较弱且呈现较弱的低速特征,具有洋-岛玄武岩地壳特征,陇中地块原来可能由马里亚纳型岛弧构成。鄂尔多斯地块西南缘康拉德界面发育,Moho面横向变形较弱,具有稳定克拉通特征。六盘山构造带下方中上地壳表现为仰冲至鄂尔多斯地块西南缘之上的构造样式,我们认为这是六盘山构造带新生代隆升的深部构造证据。

关键词：青藏高原东北缘接收函数地壳厚度平均地壳v_(P)/v_(S) 地壳变形机制缝合带边界马衔山断裂

青藏高原东北缘地壳介质各向异性非均匀特征及其构造意义

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地球物理学报 2022年第6期65卷 1980-1990页

作者：吕晋妤沈旭章金睿智黄柳婷中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

本文利用径向和切向接收函数后方位角加权叠加方法分析了中国地震科学台阵探测项目二期资料,确定了青藏高原东北缘海原断裂和西秦岭北缘断裂邻近区域地壳各向异性参数.结果显示,研究区地壳各向异性快波方向表现出强烈的横向不均匀性,快... 详细信息

本文利用径向和切向接收函数后方位角加权叠加方法分析了中国地震科学台阵探测项目二期资料,确定了青藏高原东北缘海原断裂和西秦岭北缘断裂邻近区域地壳各向异性参数.结果显示,研究区地壳各向异性快波方向表现出强烈的横向不均匀性,快慢波延迟时间平均值为0.44 s;快波方向受断裂带影响显著,走滑断裂带附近快波方向和断层方向一致性较强,逆冲断裂附近快波方向和断层方向差别较大或垂直;晚中新世以来形成的海原断裂、香山—天景山断裂等多个走滑断裂附近地壳各向异性强度明显小于其他区域,且形成时间更早的海原断裂方向和快波方向一致性更强.这种断裂附近各向异性强度和方向的分布特征也是该区域构造演化过程中逆冲断裂向走滑断裂转化的反映.陇中盆地快波各向异性结果复杂且没有明显规律性分布特征可能反映出该次级地块保留了较老构造过程中残存的化石各向异性.本研究结果表明东北缘地区高原扩展主要以连续流变模式为主,在走滑断裂带附近存在局部侧向挤出,但是侧向挤出影响的地壳变形范围较小.

关键词：青藏高原东北缘地壳各向异性 P波接收函数构造作用

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青藏高原东北缘构造应力场及动力学特征

地球物理学报 2022年第9期65卷 3229-3251页

作者：孟文郭祥云李永华韩立波张重远中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081

青藏高原东北缘是高原物质挤出的重要通道,也是深入认识青藏高原构造隆升和横向扩展机制的重要区域.本文利用中国地震台网在青藏高原东北缘布设的宽频带地震仪记录的波形资料,利用CAP全波形反演方法及基于P波初动极性和S/P振幅比的HASH... 详细信息

青藏高原东北缘是高原物质挤出的重要通道,也是深入认识青藏高原构造隆升和横向扩展机制的重要区域.本文利用中国地震台网在青藏高原东北缘布设的宽频带地震仪记录的波形资料,利用CAP全波形反演方法及基于P波初动极性和S/P振幅比的HASH方法,获得了研究区内M_(L)≥3.0地震震源机制解781组,同时收集了M_(W)≥4.6中强地震震源机制解96组,利用STASI阻尼区域应力场反演算法对该区的构造应力场分布特征进行了分析.结果显示,研究区震源机制P轴、T轴以及最大主应力轴σ_(1)和最小主应力轴σ_(3)总体上倾伏角较小,揭示了近水平的挤压或剪切应力环境.σ_(1)以NE向为主,且由巴颜喀拉块体西南部向外呈扇形辐射,至祁连造山带逆时针偏转为NNE向,至秦岭造山带顺时针偏转为ENE向—ESE向,分布特征与区内走滑型边界断裂活动性质相对应.水平最大主应力S_(Hmax)方向与σ_(1)分布特征基本一致,应力结构类型以走滑型为主,且R值具有明显的空间差异分布特征.柴达木—陇西块体和巴颜喀拉块体东南部与秦岭造山带和四川盆地的过渡区域,深浅地壳S_(Hmax)方向具有差异性,深部地壳变形与浅部可能发生解耦,其余区域不同地壳深度的S_(Hmax)方向一致性较好.联合基于原位地应力实测获得的地壳浅表层地应力状态、基于地震各向异性获得的地壳和上地幔变形特征以及基于GPS观测获得的地壳浅表层形变特征,讨论了青藏高原东北缘岩石圈垂向变形特征及动力学机制.结果表明青藏高原东北缘应力场与应变场特征一致,地表形变主要受控于区域构造应力场.壳幔变形机制和深部动力学特征极为复杂,很难用单一模式解释,青藏高原东北缘可能以岩石圈连续增厚变形与下地壳通道流的共同作用模式为主.

关键词：青藏高原东北缘震源机制解构造应力场地震各向异性岩石圈变形

青藏高原东北缘祁连山西段与东段岩石圈结构差异研究

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地球物理学报 2022年第5期65卷 1581-1594页

作者：李蕙琳黄兴富高锐叶卓中山大学地球科学与工程学院广州510275 桂林理工大学地球科学学院&广西隐伏金属矿产勘查重点实验室桂林541004 中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 中国地质科学院地球深部探测中心北京100037

作为青藏高原东北缘的祁连山,其东段与西段的地貌以及新生代地表变形样式差异显著.在新生代青藏高原向北东扩展这一共同构造背景之下,引起祁连山东段和西段这些差异的深部原因尚不清晰.本文基于一条宽频密集台站观测剖面,利用P波速度结... 详细信息

作为青藏高原东北缘的祁连山,其东段与西段的地貌以及新生代地表变形样式差异显著.在新生代青藏高原向北东扩展这一共同构造背景之下,引起祁连山东段和西段这些差异的深部原因尚不清晰.本文基于一条宽频密集台站观测剖面,利用P波速度结构约束下接收函数和面波频散的联合反演方法给出祁连山东段的壳内及岩石圈地幔结构.结合前人在青藏高原东北缘的研究成果,对比祁连山东段和西段的岩石圈结构,探讨东、西段壳内变形方式的差异,从而揭示引起祁连山东西段这些差异背后的可能原因.东西段岩石圈结构的差异主要有:1)壳内低速层差异.在20~40 km的深度处,祁连西段(测线BB′)中地壳存在壳内低速物质(3.2~3.4 km·s^(-1)),而祁连东段(测线AA′)的中地壳并不存在低速层;2)岩石圈地幔差异.祁连西段的岩石圈地幔低速异常表现为分块的特征,而祁连东段的岩石圈地幔表现为比较统一的高速体.通过对比研究发现祁连西段壳内强度相对软弱,地壳的缩短变形程度更大,表现为高海拔的山脉以及更厚的地壳,而祁连东段壳内变形及缩短程度相对较弱,表现为地势相对较平坦的临夏盆地和陇中盆地以及较薄的地壳厚度.东、西段壳内强度以及变形方式的差异可能与深部岩石圈地幔的结构相关.

关键词：青藏高原东北缘祁连山岩石圈结构壳内变形方式联合反演

青藏高原东北缘柴达木盆地路乐河地区新生代构造变形的古地磁证据

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地质学报 2022年第10期96卷 3345-3359页

作者：蔡火灿王伟涛段磊张博譞刘康黄荣张培震中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080

青藏高原东北缘是高原由西南向东北方向扩展的前缘位置,其新生代构造变形对揭示青藏高原隆升、扩展的过程与动力学机制具有重要的意义。柴达木盆地是青藏高原东北缘最大的新生代沉积盆地,发育巨厚的新生代地层,这些地层所记录的古地磁... 详细信息

青藏高原东北缘是高原由西南向东北方向扩展的前缘位置,其新生代构造变形对揭示青藏高原隆升、扩展的过程与动力学机制具有重要的意义。柴达木盆地是青藏高原东北缘最大的新生代沉积盆地,发育巨厚的新生代地层,这些地层所记录的古地磁极旋转信息是定量约束柴达木盆地新生代以来构造变形发生的时间、方式与幅度的载体。本文以柴达木盆地北缘新生代地层出露良好、具有精确地层年代控制的路乐河剖面为研究对象,开展了古地磁极旋转研究,统计分析路乐河剖面24.6~5.2 Ma之间1477个可靠古地磁样品的特征剩磁方向(ChRM),发现柴达木盆地北缘路乐河地区在24.6~16.4 Ma发生小幅度(不显著)的逆时针旋转,旋转角度约为8.4°±6.1°;16.4~13.9 Ma路乐河地区发生显著的顺时针旋转,旋转角度可达36.1°±6.0°;13.9~5.2 Ma该地区未发生明显的构造旋转;5.2 Ma以后路乐河地区逆时针旋转了~6°。结合柴达木盆地北缘区域构造变形的分析,我们提出柴达木盆地北缘路乐河地区在16.4~13.9 Ma之间发生强烈的顺时针旋转构造变形(~36°)可能代表了盆地北缘中中新世遭受强烈的地壳差异缩短变形,从而成为高原最新形成的部分。

关键词：青藏高原东北缘柴达木盆地路乐河剖面古地磁构造旋转

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青藏高原东北缘祁连山中部精细地壳结构研究

地球物理学报 2022年第8期65卷 2857-2871页

作者：高锐齐蕊黄兴富陈宣华熊小松郭晓玉刘晓惠廖杰中山大学地球科学与工程学院广州510275 清华大学数学科学系北京100084 桂林理工大学地球科学学院&广西隐伏金属矿产勘查重点实验室桂林541004 中国地质科学院地球深部探测中心北京100037

现今的青藏高原东北缘祁连山地区是在早古生代构造格架的基础之上,于新生代在欧亚大陆与印度大陆碰撞拼合的远程影响下,重新活化进而隆起成为高原的组成部分.因此,该区域地壳结构的揭示不仅可以获得高原地壳变形方式的关键信息,而且也... 详细信息

现今的青藏高原东北缘祁连山地区是在早古生代构造格架的基础之上,于新生代在欧亚大陆与印度大陆碰撞拼合的远程影响下,重新活化进而隆起成为高原的组成部分.因此,该区域地壳结构的揭示不仅可以获得高原地壳变形方式的关键信息,而且也能对该区域早古生代晚期北祁连洋闭合时的相关构造演化提供重要证据.本文以一条穿过青藏高原东北缘祁连山中部地区的深地震反射剖面为基础,结合前人地质、地球物理资料,通过细致的地质构造解译,获得了青藏高原东北缘祁连山中部地区的精细地壳结构.反射剖面图像揭示了海原断裂西段的深部延伸形态、中地壳的双重构造、以及中下地壳的祁连逆冲断裂系等精细的深部构造.结合前人的地质以及地球物理资料,我们提出早古生代晚期北祁连闭合时的南向俯冲以及新生代以来祁连山地区两次陆内俯冲作用可能造就了现今的祁连山.

关键词：青藏高原东北缘祁连山地壳结构北祁连洋俯冲极性陆内俯冲新生代隆升机制

青藏高原东北缘共和-茶卡盆地晚新生代构造变形与地貌演化

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第四纪研究 2022年第3期42卷 662-672页

作者：张会平刘彩彩熊建国庞建章俞晶星王一舟中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

青藏高原东北缘作为现今高原向北东方向最新扩展生长的前缘部分,包括了南部高海拔、低起伏的东昆仑高原以及北部盆山相间的祁连山高原及其邻近地区。有关该区晚新生代构造变形及地貌演化研究,有助于揭示青藏高原生长过程的动力学机制。... 详细信息

青藏高原东北缘作为现今高原向北东方向最新扩展生长的前缘部分,包括了南部高海拔、低起伏的东昆仑高原以及北部盆山相间的祁连山高原及其邻近地区。有关该区晚新生代构造变形及地貌演化研究,有助于揭示青藏高原生长过程的动力学机制。文章选择青藏高原东北缘共和羊曲、茶卡大水桥等新近纪沉积剖面,通过总结磁性地层学、沉积学资料,综合厘定了共和-茶卡盆地及邻区约20 Ma以来的盆地消亡及地貌演化过程;在现有盆地沉积、构造热年代学以及夷平面变形等研究结果基础上,获得青海南山和共和南山及其前陆的构造缩短量分别为0.8~2.2 km和5.1~6.9 km;并以约6~10 Ma和约7~10 Ma的生成地层记录的变形时间为约束,得到晚中新世以来的缩短速率分为0.1~0.2 mm/a和0.8~1.0 mm/a,这与断裂陡坎揭示的断裂逆冲速率及现今GPS观测相符合,表明10 Ma以来构造变形速率的相对稳定性和连续性;共和-茶卡盆地及祁连山南缘广泛发育低起伏地貌面,后期被不断抬升至现今高度塑造高原地貌形态。上述认识为理解晚新生代以来青藏高原东北缘的形成过程提供了基础资料。

关键词：青藏高原东北缘共和-茶卡盆地新生代构造变形地貌演化

青藏高原东北缘ALOS AW3D30高程模型和EIGEN-6C4自由空气重力异常模型精度分析

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地震 2023年第1期43卷 93-104页

作者：张国庆梁伟锋中国地震局第二监测中心陕西西安710054

利用EGM96全球重力场模型对ALOS AW3D30全球数字高程模型的高程系统进行转换,结合实测GNSS数据,分析ALOS AW3D30模型在青藏高原东北缘地区的精度.利用实测重力数据计算青藏高原东北缘地区的自由空气异常,并与EGIEN-6C4自由空气异常模型... 详细信息

利用EGM96全球重力场模型对ALOS AW3D30全球数字高程模型的高程系统进行转换,结合实测GNSS数据,分析ALOS AW3D30模型在青藏高原东北缘地区的精度.利用实测重力数据计算青藏高原东北缘地区的自由空气异常,并与EGIEN-6C4自由空气异常模型进行对比,分析其精度.结果表明:青藏高原东北缘地区ALOS AW3D30模型与264个GNSS测点的差异标准差为3.4 m,该地区ALOS AW3D30精度优于4 m;青藏高原东北缘地区自由空气重力异常整体呈负值,局部为正值,变化范围为-177×10^(-5)~166×10^(-5)m·s^(-2),实测重力异常与模型结果空间分布基本一致,存在局部差异;EIGEN-6C4自由空气重力异常变化范围为-163×10^(-5)~142×10^(-5)m·s^(-2),实测结果与模型结果差异为-119×10^(5)~63×10^(-5)m·s^(-2),平均值为-20×10^(-5)m·s^(-2),差异标准差为29×10^(-5)m·s^(-2),实测结果与模型结果差异较大,青藏高原东北缘地区真实地球重力场应该通过实测获得.最后,本文基于青藏高原东北缘地区的实测重力异常与EGIEN-6C4重力异常模型,利用消去-恢复法,将实测重力异常与模型结果进行融合,提高了青藏高原东北缘地区,尤其是祁连山东缘、海原断裂及周边地区的重力异常精度,可以为区域重力场研究提供参考.

关键词： ALOS AW3D30 EIGEN-6 C4 GNSS 青藏高原东北缘重力异常

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青藏高原东北缘地壳应变与应力特征研究

地震 2022年第4期42卷 1-13页

作者：杨业鑫孟国杰吴伟伟赵国强中国地震局地震预测研究所(地震预测重点实验室) 北京100036

青藏高原东北缘是青藏高原隆升和变形的前缘,地壳变形剧烈,研究其地壳运动和变形对理解该区的构造活动特征和动力学机制具有重要的意义.本研究收集1991-2016年的GNSS速度场数据,采用多尺度球面小波方法计算应变率张量,分析主应变率、面... 详细信息

青藏高原东北缘是青藏高原隆升和变形的前缘,地壳变形剧烈,研究其地壳运动和变形对理解该区的构造活动特征和动力学机制具有重要的意义.本研究收集1991-2016年的GNSS速度场数据,采用多尺度球面小波方法计算应变率张量,分析主应变率、面应变率和最大剪应变率的空间分布特征.面应变率结果显示青藏高原东北缘大部分区域具有轻微的压缩,平均压缩率小于15 nstrain/a,压缩率较高的区域集中在青藏高原东北缘的边缘地区,其中祁连山断裂带和海原断裂带区域的面压缩率大于20 nstrain/a.东昆仑断裂带、祁连山断裂带、海原断裂带和六盘山断裂带具有较高的剪应变率,最大约为40 nstrain/a.研究还收集青藏高原东北缘1904-2021年2.0级以上地震的震源机制解,通过区域阻尼应力反演方法得到该区域的应力场,最大主应力方向显示青藏高原东北缘35°N以南的区域表现为近EW向的挤压,而35°N以北的区域表现为NE向的挤压.根据最大、最小主应力的倾角把研究区划分为正断、逆冲和走滑3类区域,发现青藏高原东北缘内部的大部分区域和六盘山断裂的北部区域表现出走滑的运动特征,而祁连山断裂带、海原断裂带和西秦岭断裂带以南的区域表现出明显的挤压逆冲特点,与面压缩率的高值区域较为重合.对比主应力轴方向和主应变率轴方向发现青藏高原东北缘内部区域中上地壳变形是垂直连贯的,而与塔里木盆地、阿拉善地块和华南地块相接区域主应力和主应变率方向差异较大,可能与壳内软弱带和复杂的地表局部构造有关,这些区域岩石圈复杂的变形和较强的地震活动性是青藏高原的NE向扩张变形受到较为坚硬的塔里木盆地、阿拉善地块、鄂尔多斯地块和华南地块阻挡的结果.

关键词：青藏高原东北缘应变率场应力场多尺度球面小波区域阻尼应力反演