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【李玉江等-JAES等】川滇地区现今地壳运动学特征及动力学模拟
来源: 发布时间:2018-05-31


川滇地区位于青藏高原东南缘是印度与欧亚板块碰撞的前缘地带区域构造变形复杂、断裂活动强烈,同时历史强震多发,而且该地区也是检验青藏高原岩石圈变形机理的关键地区之一。因此,川滇地区的地壳运动学特征、变形模式及动力学机理一直是青藏高原研究的热点。

近年来我国在青藏高原及邻区开展大量的GPS形变观测。研究结果认为,川滇地区地壳水平形变场表现为绕喜马拉雅东构造顺时针旋转且云南南部地区呈现出扇状分布的运动学特征。针对产生这种现象的影响因素及动力学成因,前人已开展大量的研究工作,但仍存在争议。

在国家自然科学基金、科技支撑、地震行业专项等项目的支撑下,中国地震局地壳应力研究所李玉江副研究员与其合作者,通过融合川滇地区多学科观测资料,构建包含地形起伏、活动断裂、介质流变性差异等因素的研究区三维黏弹塑性有限元模型(图1)。研究活动断裂、介质流变非均一性、川西下地壳弱物质等因素对现今地壳变形的影响(图2)。在此基础上,以现今应变场特征为约束,进一步探讨重力势能梯度、构造逃逸作用、下地壳拖曳力等驱动力作用下的现今地壳应变场及形变特征,研究川滇地区地壳变形的动力学成因(图3)。主要取得以下认识:

1. 在相对较硬的华南块体的阻挡作用下,川滇地区的地壳形变场由高原东部的近EW向转变为南部的SE-SSE向,介质流变性的横向差异明显影响形变场的空间分布特征;

2. 活动断裂带的存在,使得块体边界区表现为较高的滑动速率及高应变能积累,可以较好地解释强震活动的空间分布差异;

3. 川西地区中下地壳的解耦作用下,下地壳弱物质存在对中、上地壳的拖曳作用不容忽视;

4. 重力势能梯度驱动下的应变场及形变场模拟结果可以较好地解释川滇地区现今的地壳变形特征;

5. 重力势能梯度、构造逃逸及下地壳拖曳力等驱动力不同程度地影响川滇地区现今的地壳应变场和形变场特征,其中重力势能梯度占绝对控制作用。


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1 川滇地区三维黏弹塑性有限元模型

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2 多因素影响下观测值与模拟值残差

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3 多驱动力共同作用下的速度场与应变场特征

 (a)速度场模拟值与实测值;(b) 最大剪应变模拟值

 

上述研究成果主要完成人为李玉江、陈连旺、刘勉、刘少峰、李红、杜义、荆燕等,发表在国际地学期刊Journal of Asian Earth Sciences (https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.05.018) Journal of Earth Science (https://doi.org/10.1007/s12583-014-0467-x)






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