中國(guó)大陸有很多不同級(jí)別的板塊，這些板塊是被不同運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)方式的構(gòu)造帶分割而成的，這種板塊就是地殼運(yùn)動(dòng)也就是板內(nèi)地殼變形。地塊表面上發(fā)生的強(qiáng)震一般就分布在地塊的邊界上，對(duì)于中國(guó)大陸的地震活動(dòng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該以塊體為中心來(lái)研究。因此我們?cè)谘芯繀^(qū)域地殼變形的情況時(shí)，也可以依照構(gòu)造活動(dòng)把研究區(qū)域分成較小的塊體，通過(guò)塊體來(lái)觀(guān)察研究形變。黃立人等人[1]用剛體運(yùn)動(dòng)加均勻應(yīng)變模型對(duì)祁連山-河西走廊地區(qū)作了塊體的相對(duì)變形與運(yùn)動(dòng)的研究。

　　摘要：根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特征，我們對(duì)青藏東北緣地區(qū)進(jìn)行了活動(dòng)塊體的劃分，運(yùn)用GPS觀(guān)察和檢測(cè)資料，用剛體旋轉(zhuǎn)加線(xiàn)性應(yīng)變模型與剛體旋轉(zhuǎn)加均勻應(yīng)變模型來(lái)調(diào)研該地區(qū)地殼形變場(chǎng)，并對(duì)這兩種模型在該區(qū)形變場(chǎng)分析中的應(yīng)用情況進(jìn)行了比較，得出的就是剛體旋轉(zhuǎn)加均勻應(yīng)變模型比剛體旋轉(zhuǎn)加線(xiàn)性能更好地描述這個(gè)區(qū)域的形變場(chǎng)。

　　關(guān)鍵詞：剛體旋轉(zhuǎn)加均勻應(yīng)變,剛體旋轉(zhuǎn)加線(xiàn)性應(yīng)變,活動(dòng)塊體理論,地殼形變場(chǎng)

　　0引言

　　本文則對(duì)青藏東北緣地區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)用剛體位移加均勻應(yīng)變模型進(jìn)行了研究之后，又用剛體位移加線(xiàn)性應(yīng)變模型對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且把兩種模型得出的結(jié)果與以前研究的人進(jìn)行了對(duì)比。李延興等人[2]建成了板內(nèi)塊體的剛性彈塑性運(yùn)動(dòng)應(yīng)變模型，進(jìn)行了速度殘差中誤差的檢驗(yàn)，也對(duì)塊體應(yīng)變參數(shù)唯一性的最小檢驗(yàn)，對(duì)中國(guó)境內(nèi)大陸塊體的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了估計(jì)和預(yù)測(cè)，結(jié)果得出與其他人使用其他模型得出的結(jié)果基本一致。

　　1活動(dòng)塊體的劃分

　　在用活動(dòng)塊體模型進(jìn)行研究地殼的變形的時(shí)候，我們首先要衡量的是如何合理的劃分研究區(qū)域，一旦區(qū)域劃分不合理的話(huà)，就會(huì)得出不合理的物理解釋。塊體的邊界大多是活動(dòng)斷裂帶，而劃分塊體的根本是活動(dòng)斷裂，因?yàn)閴K體如何運(yùn)動(dòng)是通過(guò)塊體內(nèi)部的斷裂活動(dòng)性質(zhì)顯現(xiàn)出來(lái)的。

　　有不少學(xué)者對(duì)中國(guó)大陸地殼塊體的運(yùn)動(dòng)都進(jìn)行了研究，而且都對(duì)如何劃分塊體提出了自己的意見(jiàn)。張曉亮等人（2003.12）運(yùn)用自己建立的青藏塊體東北緣地區(qū)一級(jí)塊體和包括相對(duì)細(xì)塊體劃分的運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)他們的運(yùn)動(dòng)變化進(jìn)行分析。

　　張培震對(duì)中國(guó)大陸一二級(jí)塊體的劃分看起來(lái)是合理的，我們基于它的劃分情況，結(jié)合該區(qū)的強(qiáng)震分布區(qū)域與該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造背景，第四紀(jì)以來(lái)該區(qū)域的主要斷裂分布情況（如圖1），然后考慮張希等人（2003.7）對(duì)青藏塊體東北緣的劃分情況[3]和GPS觀(guān)測(cè)點(diǎn)的位置，認(rèn)為應(yīng)該把這個(gè)區(qū)域的塊體劃分成9部分。圖1是青藏東北緣斷裂分布圖，圖2是青藏東北緣斷裂分區(qū)速率圖。

　　觀(guān)察圖2我們可看出7號(hào)塊體水平運(yùn)動(dòng)速率是最大的，然后是9號(hào)塊體，1號(hào)塊體的速率是最小的，因此我們可以判定1號(hào)塊體所屬的阿拉善塊體是相對(duì)穩(wěn)定塊體，在西北方向的8號(hào)塊體速率也看起來(lái)比較小。依據(jù)活動(dòng)斷裂分布點(diǎn)，把祁連山—海原斷裂帶作為中心，北側(cè)向東偏南運(yùn)動(dòng)，南側(cè)則往東偏北運(yùn)動(dòng)，而且北方位置與南方位置比較起來(lái)更弱。

　　對(duì)于青藏東北緣區(qū)域來(lái)說(shuō)，它的水平運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是：祁連山地以北東西運(yùn)動(dòng)與柴達(dá)木盆地地殼以縮短為主，柴達(dá)木盆地和祁連山區(qū)主干斷裂以南呈近線(xiàn)性均勻地殼縮短。祁連地區(qū)往北的區(qū)域，地殼縮短速率加速，可以判斷該區(qū)域可能正遭受著劇烈的逆沖推覆構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[4]。

　　以柴達(dá)木盆地為界，到位于六盤(pán)山旁邊的甘青塊體的東中部地區(qū)是按順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的。鄂爾多斯塊體則是反方向運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，其中六盤(pán)山斷裂帶附近是速度最大的地方。但由于數(shù)據(jù)的不全，可以對(duì)鄂爾多斯塊體進(jìn)行判斷。但它的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)是甘青塊體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的原因，在北西向的六盤(pán)山褶皺斷裂帶就是這兩個(gè)塊體的耦合作用。阿拉善塊體內(nèi)部則沒(méi)有塊體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的痕跡，GPS測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率差異也相對(duì)小，這充分表明了它是一個(gè)穩(wěn)定的塊體。

　　2活動(dòng)塊體理論研究地殼形變場(chǎng)

　　對(duì)于塊體的劃分，我們運(yùn)用了剛體旋轉(zhuǎn)加均勻或線(xiàn)性應(yīng)變模型這兩種模型對(duì)地殼應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了觀(guān)察，并且對(duì)這兩種模型得出的結(jié)論進(jìn)行了對(duì)比。

　　2.1研究應(yīng)力應(yīng)變分布通過(guò)應(yīng)用剛體旋轉(zhuǎn)加均勻應(yīng)變模型通過(guò)此種模型可求得塊體旋轉(zhuǎn)參數(shù)和塊體線(xiàn)應(yīng)變及其中誤差值，塊體速率殘差及運(yùn)動(dòng)速率值，解出每個(gè)塊體的最大剪應(yīng)變率、面膨脹率、主應(yīng)變率大小和方向值，主應(yīng)力的大小和方向值。（見(jiàn)圖3）

　　從求的結(jié)果可以看出，阿拉善塊體旋轉(zhuǎn)最小，青藏東北緣8號(hào)塊體旋轉(zhuǎn)速率是最大的是4.44×10-8，其次是位于西南部的7號(hào)塊體，8號(hào)塊體較大旋轉(zhuǎn)速率可能是因?yàn)槭艿轿鱾?cè)的作用力。北向、東向應(yīng)變和剪應(yīng)變參數(shù)中誤差都很小，可以確定為模型相對(duì)來(lái)說(shuō)比較可靠，如果以εe、εn、εen的中誤差來(lái)估計(jì)εe、εn、εen的顯著性的話(huà)，且應(yīng)變參數(shù)顯著性的標(biāo)準(zhǔn)用二倍中誤差來(lái)計(jì)算，3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)和9號(hào)塊體應(yīng)變相對(duì)于其它塊體應(yīng)變顯著。其中6號(hào)塊體的誤差是最大的，它的應(yīng)變本應(yīng)為-1.741±0.462mm/y，它產(chǎn)生了明顯的應(yīng)變。每個(gè)塊體的東邊和西邊速率值與它的GPS觀(guān)測(cè)值的平均值最大為0.047mm/y，每個(gè)GPS測(cè)點(diǎn)的速率值與觀(guān)測(cè)值的差也小于3mm/y，只有130號(hào)和133號(hào)例外，這可能和觀(guān)測(cè)點(diǎn)分布不均有關(guān)，但都在位移速率中誤差里，所以模型是可信的。

　　GPS觀(guān)測(cè)值的運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)行模擬后每個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率狀態(tài)相一致，整個(gè)運(yùn)動(dòng)方向由東北向慢慢變?yōu)闁|南向，且運(yùn)動(dòng)速率慢慢地降低，位置偏向西南部的7號(hào)塊體塊體運(yùn)動(dòng)速率看起來(lái)是最大的，達(dá)到了7.063mm/y，其中鄂爾多斯塊體與甘青塊體運(yùn)動(dòng)與這個(gè)區(qū)域GPS水平運(yùn)動(dòng)觀(guān)測(cè)值相近，這說(shuō)明了REHSM模型的可靠性。如果斷裂帶的滑動(dòng)量以斷裂帶兩側(cè)塊體的運(yùn)動(dòng)速度之差來(lái)計(jì)算的話(huà)，那么祁連斷裂帶東部的滑動(dòng)量東邊是4.310mm/y，西邊是3.289mm/y，中部是4.613mm/y，東海原斷裂帶東部是829mm/y，西部是2.405mm/y。這個(gè)數(shù)據(jù)與張希等人（2003.7）測(cè)出的結(jié)果基本相同，都反映了祁連-海原斷裂帶有明顯的左旋走滑兼擠壓的運(yùn)動(dòng)。

　　2.2采用剛體旋轉(zhuǎn)加線(xiàn)性應(yīng)變模型研究應(yīng)力應(yīng)變分布如果這個(gè)區(qū)域塊體內(nèi)部的應(yīng)變，是線(xiàn)性的，那么如果想得出這個(gè)區(qū)域的應(yīng)變參數(shù)的話(huà)，應(yīng)該使用的模型是剛體旋轉(zhuǎn)加線(xiàn)性模型。參照應(yīng)變參數(shù)，我們可以看出鄂爾多斯塊體是相對(duì)穩(wěn)定的，它旋轉(zhuǎn)量是0.011×10-8，7號(hào)塊體的旋轉(zhuǎn)量和運(yùn)動(dòng)速率都是最大的分別為0.125×10-8和7.977mm/y，甘青塊體中的4號(hào)、5號(hào)與6號(hào)塊體的旋轉(zhuǎn)量和運(yùn)動(dòng)速率也相對(duì)較大。從北向南塊體旋轉(zhuǎn)量和運(yùn)動(dòng)速率都逐漸增大，與觀(guān)測(cè)速率的情況一致。從圖4中對(duì)兩種模型的觀(guān)測(cè)值和模擬值比較的話(huà)，數(shù)據(jù)基本相同，但通過(guò)RELSM得出的塊體殘差平均值比REHSM得出的結(jié)果要大，所以在青藏東北緣地更適合用模型REHSM。

　　如果斷裂帶的滑動(dòng)速率用斷裂帶的兩側(cè)剛體運(yùn)動(dòng)速率之差來(lái)計(jì)算的話(huà)，那么海原斷裂帶的東邊是0.888mm/y，西邊是1.588mm/y，祁連斷裂帶的東邊是5.248mm/y，中部是5.269mm/y，西邊是4.563mm/y。通過(guò)比較可以得出這個(gè)模型得出來(lái)的滑動(dòng)量要相對(duì)那個(gè)大一點(diǎn)。從東往西，該區(qū)域呈現(xiàn)出東偏南到東偏北的逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。每個(gè)塊體的運(yùn)動(dòng)都是不同的，在這些塊體中，阿拉善塊體是最穩(wěn)定的，以祁連-海原斷裂地帶為界線(xiàn)劃分的話(huà)，兩側(cè)塊體的中間地帶有左旋走滑和擠壓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。位于祁連山斷裂地帶的兩邊的塊體呈現(xiàn)為NE-NEE向擠壓運(yùn)動(dòng)，海原斷裂地帶兩邊的塊體是NEE-近E向擠壓運(yùn)動(dòng)。

　　2.3兩種活動(dòng)塊體模型的比較一個(gè)塊體的整體應(yīng)變狀態(tài)是看它的應(yīng)變參數(shù)的，而應(yīng)變參數(shù)是根據(jù)塊體理論求出的，這種應(yīng)變狀態(tài)也可叫做整體平均應(yīng)變狀態(tài)。有些專(zhuān)家甚至學(xué)者認(rèn)為塊體內(nèi)部的真實(shí)形變狀態(tài)通過(guò)線(xiàn)性應(yīng)變模型相比均勻模型能更精確地反映出來(lái)，但經(jīng)過(guò)以上的調(diào)查與研究，我們可以看出這兩種模型任何一種都能較好地把地殼形變特征反映出來(lái)，但是在青藏東北緣這種構(gòu)造特征基礎(chǔ)上，從求出的應(yīng)變參數(shù)模擬的該區(qū)GPS站點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率殘差情況或斷裂帶的滑動(dòng)速率來(lái)看，REHSM模型要優(yōu)于RELSM模型。這給出我們一個(gè)啟示，究竟哪一種模型能更好地描述研究區(qū)域的特征，要結(jié)合具體的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)來(lái)分析，不能盲目。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]黃立人等.用速度場(chǎng)得到的華北地區(qū)活動(dòng)塊體及變形[J].地震學(xué)報(bào)，2003，25（1）：72-81.

　　[2]李延興等.板內(nèi)塊體的剛性彈塑性運(yùn)動(dòng)模型與中國(guó)大陸主要塊體的應(yīng)變狀態(tài)[J].地震學(xué)報(bào)，2001，23（6）：565-572.

　　[3]張曉亮，江在森等.對(duì)青藏東北緣現(xiàn)今塊體劃分運(yùn)動(dòng)及變形的初步研究[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2002，22（1）：63-67.

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