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青藏高原东缘虎牙断裂带南北段运动方式差异性机理:来自数值模拟的约束

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地球物理学报 2023年第7期66卷 2757-2771页

作者：刘皓晴李玉江陈连旺应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

虎牙断裂带作为青藏高原物质东向扩展的前缘断裂之一,其运动方式和强震活动类型表现出显著的南北差异.研究虎牙断裂带运动方式的差异性机理,对于认识地震发生机制与高原东向扩展模式有着重要意义.本文构建包含虎牙断裂带的三维黏弹性有... 详细信息

虎牙断裂带作为青藏高原物质东向扩展的前缘断裂之一,其运动方式和强震活动类型表现出显著的南北差异.研究虎牙断裂带运动方式的差异性机理,对于认识地震发生机制与高原东向扩展模式有着重要意义.本文构建包含虎牙断裂带的三维黏弹性有限元模型,研究介质流变性差异与断层几何形态对区域地壳变形及断层三维滑动速率的影响.数值实验结果表明,在青藏高原物质东向挤出的动力学背景下,在虎牙断裂带南段,中下地壳介质流变性横向差异控制着断层以逆冲性质为主的运动,且随着中下地壳断层两侧流变性差异的增大,断层西侧物质的水平运动更易发生向垂向运动的转换.在断层两侧流变强度差1~2个数量级时,断层倾向滑动速率与走向滑动速率的比值达3.3~4.0,表现出显著的逆冲运动,与松潘—平武强震所反映的断层运动特征基本一致.相反,在断裂带北段,考虑断层两侧中下地壳较小的流变性差异时,断层即表现出明显的逆冲运动,这与九寨沟MS7.0等强震反映的断层以走滑性质为主的运动明显不符,表明虎牙断裂带北段可能不存在中下地壳介质流变性的横向差异,断层以走滑为主的运动方式主要受断裂带几何展布控制.研究结果为认识青藏高原东缘同一构造区内断层运动方式差异与发震机制以及高原东向扩展模式提供了理论依据.

关键词：青藏高原东缘虎牙断裂带介质流变差异地壳变形数值模拟

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青藏高原东缘岩石圈结构对现今地表垂向运动影响的数值分析

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地球物理学报 2019年第4期62卷 1256-1267页

作者：庞亚瑾程惠红张怀石耀霖中国地震局第一监测中心天津300180 中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学北京100049

参考青藏高原东缘松潘—甘孜地块至四川盆地陡变地形起伏和地壳密度结构的横向差异,本文建立了二维牛顿黏性流体有限元模型,计算分析构造加载、陡变地形和重力效应控制下青藏高原东缘岩石圈变形特征,探讨横向不均匀的地壳密度结构、陡... 详细信息

参考青藏高原东缘松潘—甘孜地块至四川盆地陡变地形起伏和地壳密度结构的横向差异,本文建立了二维牛顿黏性流体有限元模型,计算分析构造加载、陡变地形和重力效应控制下青藏高原东缘岩石圈变形特征,探讨横向不均匀的地壳密度结构、陡变地形和岩石圈流变性质对区域现今垂向运动的影响.计算结果显示:在构造加载作用下,松潘—甘孜地块至四川盆地地表抬升微弱.区域横向不均匀的地壳密度结构驱使松潘—甘孜地块地壳整体抬升,速率高达2mm·a^(-1),四川盆地整体下沉,速率约1mm·a-1,与龙门山两侧现今观测到的地表垂向变形模式相近.龙门山地区陡变地形驱使柔性地壳流动,调整区域地壳局部变形;岩石圈流变结构影响重力驱动作用下的模型变形量值和岩石圈变形耦合程度,松潘—甘孜地块较低的中地壳黏滞系数引起上、下地壳的变形解耦;模型较高的岩石圈地幔黏滞系数使重力驱动作用下区域垂向变形量降低.因此,青藏高原东缘地壳密度结构差异、地形起伏和岩石圈流变性质是现今区域垂向变形的重要动力学控制因素.

关键词：青藏高原东缘垂向运动陡变地形地壳密度结构有限元模拟

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青藏高原东缘中下地壳流与地壳变形

地球物理学报 2018年第10期61卷 3933-3950页

作者：尹力罗纲孙云强中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

地壳缩短导致青藏隆升造山是普遍的认识.然而,在青藏东部,越来越多的观测数据和研究支持了中下地壳流与隆升造山的关系.目前,地壳缩短造山机制和中下地壳流造山机制仍然处于争论之中.本文建立了二维黏弹塑性有限元模型,模拟了龙门山断... 详细信息

地壳缩短导致青藏隆升造山是普遍的认识.然而,在青藏东部,越来越多的观测数据和研究支持了中下地壳流与隆升造山的关系.目前,地壳缩短造山机制和中下地壳流造山机制仍然处于争论之中.本文建立了二维黏弹塑性有限元模型,模拟了龙门山断层带的多个地震循环的应变与变形,探讨了无与有中下地壳流情况下,地壳地表的位移、速度与变形的分布和演化;以及有中下地壳流情况下,不同流动范围、速度与黏度对模型结果的影响;并结合地形变观测数据的约束,推测了青藏东缘中下地壳流的流动状态.模拟结果显示,通过对比有和无中下地壳流的模拟结果,发现青藏东部震间的地表垂向速度在变形样式及数值上存在较大差异,即存在地壳流的地表垂向抬升速率显著大于无地壳流;震间在龙门山断层西侧附近产生的垂向凸状隆起随中下地壳流的速度、黏度及通道长度的变化而变化.此外,本文研究结果对青藏其他地区可能存在的地壳流的研究也具有一定的参考意义.

关键词：青藏高原东缘地壳缩短中下地壳流黏弹塑性有限元模拟

青藏高原东缘岩石圈物性结构特征及深部构造涵义

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地球物理学报 2017年第6期60卷 2500-2511页

作者：李军王绪本李大虎秦庆炎张刚周军李亚星刘宇成都理工大学教育部地球探测与信息技术重点实验室成都610059 成都理工大学地球物理学院成都610059 四川省地震局成都610041 贵州理工学院资源与环境工程学院贵阳550003 西南科技大学资源与环境学院四川绵阳621010

青藏高原东缘是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索青藏高原东向挤出其东部壳幔结构响应及深部地质构造依据,本文利用卫星测高重力数据、数字地震台网("喜马拉雅"项目一期)634个台站的观测数据、以及跨越龙门山构造带... 详细信息

青藏高原东缘是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索青藏高原东向挤出其东部壳幔结构响应及深部地质构造依据,本文利用卫星测高重力数据、数字地震台网("喜马拉雅"项目一期)634个台站的观测数据、以及跨越龙门山构造带、攀西构造带的两条长周期大地电磁测深资料,获得了青藏高原东缘视密度物性结构、P波速度异常结构、以及电性成像结构.物性成像结果表明:(1)松潘地块、川滇地块中-下地壳、上地幔具有低密度、低速、高导的韧性物性结构,部分地区这种韧性物性结构甚至可到达150 km处;(2)四川盆地下方扬子克拉通岩石圈具有稳定的高密度、高速、高阻的刚硬物性结构,其结构向下可延伸至150 km深处;(3)青藏高原东缘横向和垂向的物性结构差异,为揭示龙门山构造带、川滇地块隆升机制提供了物质基础和动力学依据;(4)岩石圈物性结构中,沿岷山一龙门山一锦屏山一玉龙雪山构造带一线存在明显的密度、速度梯级带,其东西两侧呈明显物性二元结构,该物性梯级带可能反映了中上扬子地块西边界位置.

关键词：青藏高原东缘卫星重力岩石圈结构物性结构

青藏高原东缘缅萨洼金矿成矿流体地质地球化学特征

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岩石学报 2005年第1期21卷 189-200页

作者：李晓峰毛景文刘娅铭徐庆鸿朱和平中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 中国地质大学北京100083 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

缅萨洼金矿位于中国中轴构造带的中南段,青藏高原的东缘,赋存于金河-箐河断裂带次级断裂羊坪子韧性剪切带中本文根据对该矿床硫化物流体包裹体的氦氩同位素、硫化物的硫同位素以及与硫化物共生的石英的流体包裹体特征、成分以及氢氧同... 详细信息

缅萨洼金矿位于中国中轴构造带的中南段,青藏高原的东缘,赋存于金河-箐河断裂带次级断裂羊坪子韧性剪切带中本文根据对该矿床硫化物流体包裹体的氦氩同位素、硫化物的硫同位素以及与硫化物共生的石英的流体包裹体特征、成分以及氢氧同位素组成的测定,讨论了缅萨洼金矿的成矿流体来源及其矿床成因。结果显示,该矿床硫化物流体包裹体中的3He/4He变化较小,为0.69-0.82,显示了地幔流体参与成矿作用的可能性。而4He的含量变化范围较大,一般在2.19-10.62×10-6cm3STP/g(方铅矿除外)与3He/4He相比,40Ar/36Ar的比值则变化较小,一般为251-509。而硫化物的δ34S同位素变化范围在-1.8-2.2‰,平均值为0.5‰,说明硫的地幔来源。与硫化物共生的石英的流体包裹体的类型主要有富液相的盐水溶液包裹体、富气相的盐水溶液包裹体、三相CO2包裹体、纯液相CO2包裹体以及有机流体包裹体。成矿流体的氢氧同位素则显示成矿流体来源于岩浆水(或地幔流体)与大气降水的混合流体,本文认为,缅萨洼金矿的成矿流体为地幔流体与大气降水的混合流体,是渐新世印度大陆与亚洲大陆碰撞之后,该地区大规模走滑与剪切作用过程中,局部伸展作用的产物。

关键词：流体包裹体 O、H、S、He、Ar同位素地球化学深部流体缅萨洼青藏高原东缘

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青藏高原东缘的地壳流及动力过程

地球物理学报 2017年第6期60卷 2038-2057页

作者：朱介寿王绪本杨宜海范军程先琼教育部地球探测与信息技术重点实验室成都理工大学地球物理学院成都610059 四川省地震局成都610041

黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制,是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体,已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用,本文用密集... 详细信息

黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制,是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体,已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用,本文用密集的被动源宽频带地震台的观测数据,反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比.研究表明,川西及滇西北高原的中地壳内普遍存在低速层,而高泊松比的地壳只分布在川西北地区.位于中地壳的黏滞性地壳流从青藏高原腹地羌塘高原流出,自北西向南东流入青藏高原东缘.这些黏滞性地壳流带动了上地壳块体水平移动,当它们受到刚强的四川盆地及华南地块阻挡时将发生分层作用,地壳流将分为二或更多分支不同方向的分流,向上的一支地壳流将对上地壳产生挤压,引起地面隆升,向下的一支地壳流将使莫霍面下沉加厚下地壳·黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂发生强烈地震活动,地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.

关键词：青藏高原东缘地壳速度结构和泊松比中地壳黏滞性地壳流地壳异常隆升及增厚地震活动性

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青藏高原东缘现今三维地壳运动特征研究

地球物理学报 2013年第10期56卷 3334-3345页

作者：王双绪蒋锋云郝明朱良玉中国地震局第二监测中心西安710054

利用国家重大科学工程"中国地壳运动观测网络"、"中国构造环境观测网络"和相关项目1999—2011年GPS区域站观测资料,获得了青藏高原东缘地区现今地壳水平运动速度场图像;结合地质构造动力环境和区内发生的特大地震事件,初步分析了GPS观... 详细信息

利用国家重大科学工程"中国地壳运动观测网络"、"中国构造环境观测网络"和相关项目1999—2011年GPS区域站观测资料,获得了青藏高原东缘地区现今地壳水平运动速度场图像;结合地质构造动力环境和区内发生的特大地震事件,初步分析了GPS观测反映的水平运动空间分布的分区差异性和时间变化的阶段性;进而与本研究区1970s—2011年水准测量获得的垂直运动背景场进行综合对比,进一步研究和探讨了区域现今三维地壳运动的时空分布特征及其机理.结果认为:①青藏高原东缘不同构造地带水平运动强度和方式的差异,受控于青藏高原向北挤压、向东挤出和绕东构造结旋转作用;而运动状态随时间变化的阶段性(尤其是汶川地震发震断裂及其相关构造地带)与特大地震的孕育、发生有关.②现今三维地壳运动呈现的高原山地挤压缩短隆升、盆地伸展下沉的山、盆构造活动分异与构造动力环境和深部物质活动有关,反映了新构造活动的继承性.③龙门山汶川发震地段长期受压、闭锁积累的应变能经Ms8.0特大地震集中释放之后处于松弛调整运动状态,但与之相关联的构造部位以及外围的西秦岭、川滇菱形块体东边界等构造地带应变积累仍在持续.

关键词：青藏高原东缘 GPS 水准测量三维地壳运动汶川地震

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青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用

地球物理学报 2020年第4期63卷 1370-1385页

作者：周政吴娟王国芝邓江红邓斌罗强姜磊刘树根邓宾成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室成都610059 图宾根大学地球科学系图宾根72074

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30M... 详细信息

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30Ma和16~***年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.

关键词：低温热年代学抬升剥蚀峨眉山青藏高原东缘

青藏高原东缘新生代隆升剥露与断裂活动的低温热年代学约束

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地球物理学报 2020年第11期63卷 4154-4167页

作者：陶亚玲张会平葛玉魁庞建章俞晶星张佳伟赵旭东马字发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 南方海洋科学与工程广东省实验室珠海519082

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同... 详细信息

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同断裂带存在显著的差异性隆升剥露,指示了断裂体系在青藏高原东缘构造变形与演化中的重要作用.本文系统收集区域内现有不同封闭温度体系的低温热年代学数据,综合分析结果表明青藏高原东缘隆升剥露及生长扩展与整个高原抬升具有准同步性.最为广泛和显著的剥露主要发生在~30 Ma以来,且高原东缘的最大侵蚀量区受控于断裂活动,快速侵蚀带的空间分布与鲜水河断裂带相一致.在区域尺度上,现有数据所揭示的剥露事件启动、持续时间及速率的显著差异性揭示了断层活动对青藏高原东缘地表剥露过程的控制作用.本文提出青藏高原向东扩展是多阶段、非均匀过程,新生代以来不同断裂带在青藏高原向东扩展过程中起到了至关重要的作用,不支持“下地壳流假说”强调的“东缘上地壳变形不显著”的认识.

关键词：青藏高原东缘新生代隆升剥露断裂活动低温热年代学