青藏高原现今垂直运动及构造模式研究

The Tibetan Plateau is the largest area of high topography on the planet, and it deforms actively today. Is it growing taller due to ongoing contraction as India continues to collide with Eurasia? Is it collapsing due to extension driven by its excess gravitational potential energy? Or are different parts of the Plateau evolving in different ways? These are basic questions about the dynamic models of Tibet active deformation. This project intends for the problems and challenges in the vertical deformation field for the Tibetan Plateau. Several kinds of geodetic measurements such as GPS, level data and InSAR, supplemented with GRACE observations, will be analyzed and combined in order to obtain a more complete and high resolution horizontal velocity field for the Tibetan Plateau. In order to reduce the non-tectonic effects on the GPS time series, the GRACE satellite gravity will be combined with the continuous GPS measurements. During the velocity field simulation, we will study the kinematical characteristics and spatical variations for the main active faults and geological blocks for the Tibet Plateau. Both the two-dimensional and three-dimensional elastic dislocation model will be used to simulate the velocity field through the joint inversion method. This project will study the relationship between the regional seismicity, the fault locking and interseismic slip, and will also provide clues on the active deformation pattern, and the uplift mechanism of the Tibet plateau.

青藏高原是否在印度板块持续挤压下隆升？还是在过量重力势能作用下减薄坍塌？其垂直形变特征为何？一直是青藏高原地学研究的基础问题，也是研究青藏高原构造形变模式的重要依据。本项目拟针对青藏地区在垂直形变场研究中存在的问题和挑战，充分利用青藏高原的精密水准、GPS、InSAR等大地测量资料，辅以GRACE卫星重力信息，通过多元数据融合，扣除非构造形变和瞬时形变的影响，构建基准统一、量化清晰、覆盖合理的青藏高原现今地壳垂直构造形变场。并以三维构造形变场为约束，分别采用块体运动模型和连续变形模型进行数值模拟，详细分析青藏高原内部大型活动断层和次级块体间的差异运动特征与空间变化规律，检核青藏高原的构造变形模式；同时采用三维弹性位错模型进行大地测量联合反演，研究不同活动块体边界断裂的应变积累状况及其分段差异性，探讨青藏高原隆升扩展动力学机制，探索区域地震活动性与震间闭锁、断层滑移的关系。

青藏高原现今垂直运动特征一直是青藏高原地学研究的基础问题，也是研究青藏高原构造形变模式的重要依据。本项目利用青藏高原地区各类GPS监测网观测资料，采用统一的数据处理策略和最新的模型进行精细处理，同时结合研究区SAR影像资料，采用层叠InSAR技术，获取了青藏高原及其周缘地区的现今三维地壳运动速度场，并评估了其精度和可靠性。以三维位移场为约束，采用弹性块体运动学模型进行了数值模拟，获取了青藏高原各活动地块的运动速率及主要活动断层的滑动速率、闭锁程度、滑动亏损及应变积累状态。结果表明：1）青藏高原地区测站速率沿印度与欧亚板块汇聚方向由南向北逐步递减，高原物质绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转，藏南地区地壳近东西向伸展、拉张活动；青藏高原现今垂直运动整体表现为较低速率的隆升；青藏高原应变率场分布总体上处于近南北向挤压状态，高原的不同部位应变率大小与方向有所不同。2）青藏高原东侧块体具有顺时针旋转特征，西侧的块体表现出逆时针旋转特征，并且东侧块体的旋转角速度大于西侧，东喜马拉雅-藏南地区的活动块体具有明显的绕东构造结顺时针旋转的趋势。3）青藏高原南部的亚东—谷露裂谷的拉张速率约为5.2mm/a，阿尔金断裂带中东段的左旋走滑速率约为6mm/a，海原断裂带左旋走滑速率约为6mm/a，东昆仑断裂带左旋走滑速率约为8-10mm/a，甘孜-玉树-鲜水河断裂带的左旋走滑速率约为12-15mm/a。4）喜马拉雅造山带震间耦合模型结果显示，在地壳上部15-20km深度，主喜马拉雅逆断层完全闭锁，闭锁系数为1.0，20km深度以下断层闭锁系数从0.8降到0.2，并且有一个30-50km宽的转换带。主喜马拉雅逆断层震间耦合时空分布与历史地震破裂具有很好的一致性。位于喜马拉雅山南麓的锡金和不丹地区，断层闭锁区域比其他地区更宽，不丹地区过去300年积累的应变能，足以引发一次Mw8.6地震。5）则木河、小江断裂的闭锁程度受汶川地震影响而显著加强，安宁河断裂的闭锁程度基本不受影响。