青藏高原东南缘现今地壳应变分配及动力学

The southeastern Tibetan Plateau bears the crucial place to discuss the dynamic mechanism of the lithospheric deformation in the Tibetan Plateau. This project study the present-day crustal strain characteristics and the spatial strain partitioning in this region, basing on the GPS observation data. Then, as a constraint, we construct the three-dimensional visco-elastoplastic finite element model, and explore the influence on the strain characteristics and partitioning that derived from the driving mechanism and factors like the gravitational potential energy gradient, drag force from lower crust weak zone, tectonic extrusion, rheology difference and block boundary faults, as to identify the relative roles of these dynamic process and controlling factors in explaining the uplift and expansion in the southeastern Tibetan Plateau. This work helps to comprehensively understand the dynamic mechanism of the lithospheric tectonic deformation in the Tibetan Plateau, and also provides a theoretical basis for better understanding the mechanism of seismic disaster in the Sichuan-Yunnan region.

青藏高原东南缘是研究高原岩石圈变形动力学机理的重要场所。本项目将利用该地区的GPS观测资料，研究地壳现今应变特征及空间分配模式。以此为约束，通过构建青藏高原东南缘三维黏弹塑性有限元模型，模拟重力势能梯度、下地壳弱物质拖曳力、构造逃逸作用、流变性差异、块体边界断裂等主要驱动机理及影响因素下的地壳应变特征及应变分配模式，以甄别这些动力过程及影响因素在现今青藏高原东南缘隆升扩展中的相对作用。该工作有助于认识青藏高原岩石圈构造变形的动力学机理，同时也为了解川滇地区的地震灾害机理提供理论依据。

青藏高原演化的动力学机制一直是国际研究和争论的前沿热点问题，经典端元模型对认识该问题起到积极的推动作用。然而时至今日，对经典模型中各驱动机理在解释现今地壳应变特征中的相对作用仍存在争议。项目选取高原物质东向扩展前缘的青藏高原东南缘作为突破口，利用区域GPS速度场数据，研究地壳现今应变特征及空间分配模式，提出了区域最大剪应变率沿鲜水河−小江断裂等大型块体边界断裂系分布，这本是构造逃逸模型最本质的特征；但这种高剪应变率终止于红河断裂，并转变为滇−缅地区张、压应变共存的应变分配模式。构建青藏高原东南缘三维黏弹塑性有限元模型，模拟重力势能梯度、下地壳弱物质拖曳力、构造逃逸作用、流变性差异、块体边界断裂等主要驱动机理及影响因素下的地壳应变特征及应变分配模式，提出了重力势能梯度、下地壳拖曳力与构造加载作用等共同控制着青藏高原东南缘现今的地壳变形特征、且重力势能梯度占主导作用的新认识，并发展了重力扩展模型。同时，模拟给出的龙门山断裂带西南段的应力结构SH＞Sh＞Sv较好地解释了汶川、芦山等逆冲型强震的发生。该工作提高了对青藏高原岩石圈构造变形动力学机制的认识，同时也为开展区域强震机理研究奠定理论依据。通过项目的实施，一方面收集了区域丰富的地质、地球物理、形变和多源应力等基础数据，同时也产出了主应力、最大剪应变率、面应变率等关键数据，为揭示区域历史强震活动的空间差异机理提供力学依据。