蘇小寧

1. 蘭州交通大學測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070； 2. 同濟大學測繪與地理信息學院，上海 200092

六盤山構(gòu)造帶位于青藏高原向中國大陸內(nèi)部擠壓擴展的最前緣部位，其東部是構(gòu)造穩(wěn)定的鄂爾多斯塊體，西部是新生代強烈隆升與快速生長的青藏高原東北隅。論文在六盤山地區(qū)進行GNSS加密觀測，結(jié)合已有觀測數(shù)據(jù)，給出青藏高原東北隅高空間分辨率的三維GNSS速度場，并分析形變場空間分布特征；研究GNSS應(yīng)變率場計算方法，對方法的有效性和穩(wěn)健性進行驗證，解算不同空間尺度的應(yīng)變率場；基于GNSS形變場聚類分析結(jié)果，結(jié)合研究區(qū)地震活動性和深淺地球物理資料，提出該區(qū)域改進的塊體模型，探討區(qū)域變形機制。論文研究內(nèi)容與成果如下：

(1) 提出一種探測GNSS坐標時序中突跳的方法。該方法以ARMA模型預測為基礎(chǔ)，結(jié)合局部坐標均值差平方時序，能準確探測出在真實GNSS坐標時序中加入的突跳。

(2) 基于位錯模型方法的模擬研究，驗證了多尺度球面小波方法解算應(yīng)變率場的有效性和穩(wěn)健性。該方法的優(yōu)點是通過建立空間不規(guī)則分布的小波基函數(shù)體現(xiàn)出GNSS測站不均勻分布的特點，從而給出不同空間尺度的應(yīng)變率場。

(3) 給出了青藏高原東北隅高空間分辨率的三維速度場。相對于鄂爾多斯參考基準的GNSS水平向速度場顯示，青藏高原東北隅的擴張運動受到穩(wěn)定的鄂爾多斯塊體阻擋之后呈現(xiàn)出大范圍的擠壓運動。新增加的測站更加精細地刻畫了六盤山構(gòu)造帶西側(cè)的地殼縮短變形，但在六盤山構(gòu)造帶兩側(cè)不存在顯著的地殼形變。六盤山構(gòu)造帶作為青藏高原東北隅與鄂爾多斯塊體的分界構(gòu)造，其并不是GNSS速率變化的分界線，而該分界線位于六盤山構(gòu)造帶的西側(cè)，且穿過了西秦嶺北緣斷裂。該分界線與近南北向分布的7級以上歷史地震條帶在空間上基本重合。

(4) 利用GNSS連續(xù)觀測站資料解算的垂直向速度場顯示，隴西塊體內(nèi)部的隆升速率從北西至南東逐漸增加，其平均的隆升速率比鄂爾多斯塊體小1.0 mm/a。結(jié)合該區(qū)域地震反射剖面和華東克拉通的整體隆升特征，論文推測鄂爾多斯塊體的垂向隆升與華北卡拉通的整體隆升耦合，與青藏高原東北隅的擴張運動解耦。

(5) 提出青藏高原東北隅改進的塊體模型。新的塊體模型以聚類分析方法對高空間分辨率GNSS速度場的分簇結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合地震活動性與深淺地球物理資料，其最重要的改變是在六盤山構(gòu)造帶西側(cè)新增了穿過西秦嶺北緣斷裂走向為北北東向的斷裂。該斷裂是GNSS連續(xù)變形圖像、地震各向異性、莫霍面深度變化和布格重力異常的分界線，與7級以上歷史地震的分布條帶重合。基于新的塊體模型反演的六盤山構(gòu)造帶的擠壓速率為1.0 mm/a，該值與地質(zhì)資料給出的0.9 mm/a的長期速率一致，表明以往大地測量反演的3.0 mm/a的擠壓速率是對其存在明顯的高估。

(6) 青藏高原東北隅的變形模式為北向逃逸運動、隴西塊體內(nèi)部變形和斷層滑動3種方式的共同作用。其中，祁連山構(gòu)造帶東段的海原斷裂和深部的右旋剪切帶是該區(qū)域的主要控制斷裂，而位于右旋剪切帶東側(cè)的六盤山構(gòu)造帶現(xiàn)今并沒直接承接青藏高原東北隅的推擠作用。論文推測北北東向的右旋剪切帶發(fā)育較晚，它的出現(xiàn)改變了該區(qū)域原有的構(gòu)造格局，也分擔了六盤山構(gòu)造帶原有的應(yīng)變積累，使得六盤山構(gòu)造帶現(xiàn)今應(yīng)變積累較弱。