青藏高原东南缘现今块体构造旋转变形机制的数值模拟分析

The tectonic deformation of the southeastern margin of the Tibetan Plateau is characterized by the block rotation, which is supported by the GPS, active faults, paleomagnetic data, present stress field partition and large earthquake distribution. In addition, there is an extensional belt in the Xianggelila sub-block and Baoshan sub-block, in which the extension direction rotates from SN in the northern Xianggelila sub-block to the EW in the part of Baoshan Sub-block. The lower crustal flow model can explain the whole rotation of the southeast borderland of the Tibetan Plateau, which is accepted by many earth scientists. Furthermore, the effect of many factors on the block rotation and the extensional belt, such as large active faults, surrounding geodynamic conditions, gravity and drag of low crustal flow, needs to be studied. The different roles of these factors can be clarified using discontinuous FEM through adjusting the FEM model structure and the boundary conditions. This research will make clear of the formation and rotation mechanics of the extensional belt. We will propose a more detail geodynamic model about the block rotation of the southeastern margin of the Tibetan Plateau.

青藏高原东南缘的新构造发育和地壳运动、变形具有块体化的旋转特征，同时在其内部，香格里拉次级块体的北部及保山次级块体的局部发育有张性活动构造带，并且拉张方向发生了旋转。尽管下地壳流模式比较合理地解释了青藏高原东南缘整体顺时针旋转的机制，但是单纯的下地壳流模式并不能对旋转的块体化和张性构造发育的特征给予完全的说明，需要结合青藏高原东南缘内部活动构造的特征和外部的动力学环境。以下地壳流模式为基础，综合现有块体旋转构造的合理模型，利用非连续变形有限元数值模拟方法，通过细化模型的内部结构和边界动力学条件，研究主要大型活动断裂带、区域构造环境、重力和下地壳流拖曳等因素对块体旋转变形及张性构造发育的影响。厘清各个因素对青藏高原东南缘块体旋转的作用，明确张性构造带发育和旋转的主要动力学条件，分析控制青藏高原东南缘块体旋转变形的动力学环境，提出更为细致的动力学模式。

在印度板块与欧亚板块的碰撞的作用下，青藏高原受到华南块体、鄂尔多斯块体等周边块体不同程度的阻挡，引起了高原的整体隆升，而在青藏高原东南缘发生物质向南“逃逸”，现今地壳运动表现为围绕青藏高原东构造结发生了顺时针的旋转。针对青藏高原东南缘旋转的变形特征，基于以大型活动断裂为界的块体构造模型，利用有限元开展数值模拟，分析了控制青藏高原东南缘旋转变形的动力学环境。模拟分析表明，青藏高原东南缘受到印度板块的持续俯冲碰撞和华南块体的阻挡，同时印度板块沿着实皆断裂，斜向俯冲到缅甸板块之下所诱发的剪切拉伸作用，使得青藏高原东南缘发生了围绕喜玛拉雅东构造结旋转的特征。综合模拟分析了浅表运动和深部变形的关系，深部地幔岩石圈的各向异性在某种程度上反映了深部的地应力的状态，通过模拟地应力场所获取的深部岩石圈地幔的各向异性特征，当浅部的速度场拟合比较好的情况下，深部的各向异性特征与实际地震的横波分析结果有一定的差别；同时，如果单模拟所反映的岩石圈地幔的各向异性与实际观测相近时，对应的浅曾地壳运动的速度场与实测GPS速度场具有一定的偏差。结合地球物理探测成果，尽管深部岩石圈地幔对浅部地壳的具有一定的拖曳作用，在青藏高原东南缘北部区域呈现出壳幔变形相近的特征，在南部区域壳幔变形分异明显,但其运动和变形特征并不完全一致，总体上，青藏高原东南缘地壳和上地幔存在很大程度的完全解耦。从重力对地应力的影响程度分析，重力因素的影响范围主要对于上地壳浅部区域，张性构造形成的主要拉张动力机制可能更多的来源于深部中下地壳，甚至地幔内部，在青藏高原受印度板块碰撞作用下，尽管整体上处于挤压动力学环境，但是，由于中下地壳或地幔的深浅运动的不均匀，不协调，造成了局部拉伸的动力学环境，形成了局部地区张性构造带的发育。