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        大興安嶺中南段垂直形變分析

        2018-12-26 08:36:08鄧董建蘇廣利徐佳垚
        地理空間信息 2018年12期
        關(guān)鍵詞:隆升嫩江大興安嶺

        鄧董建,蘇廣利,徐佳垚

        (1.中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心 天津 300000)

        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,通過垂向坐標(biāo)時(shí)間序列線性擬合得到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1 mm/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)過大或者與相鄰點(diǎn)差異過大的點(diǎn),然后繪制地殼垂直運(yùn)動(dòng)速率圖與速率等值線圖[7]。

        表1 GPS點(diǎn)位垂直運(yùn)動(dòng)速率與中誤差

        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(圖2)。

        圖1 大興安嶺中南段垂直運(yùn)動(dòng)速率圖

        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3.87 mm/a;最小隆升速率為0.24 mm/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3 mm/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)隆升,東側(cè)(上盤)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3 mm/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)。

        圖2 大興安嶺中南段垂直運(yùn)動(dòng)速率等值線圖

        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1~2 mm/a。

        3 結(jié) 語

        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??傮w來看,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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