巴颜喀拉块体的现今三维地壳形变与构造活动研究

The Bayan Har block, located in the middle part of the Qinghai-Tibetan Plateau, is an important secondary active block of the Qinghai-Tibetan block. As one of the important region of continent tectonic deformation and strong earthquake activity in Chinese mainland, it has a complex deformation pattern and a significant earthquake potential. Since 1997 Manyi, Tibet earthquake, there have been many strong earthquakes occurring along the boundary of the block, which has become the latest major region of earthquake in the Qinghai-Tibetan Plateau. In this project, high precision surface displacement field of the Bayan Har block and its adjacent region will be extracted using refined InSAR technique for small deformation under complex circumstances, and three-dimensional fine crustal displacement field in a united frame of coordinate reference frame will be derived combing with GPS and other observations. On the basis of this, the block division scheme will be improved integrating with the geological, seismic and geophysical data, and the three-dimensional elastic-viscoelastic block model, taking into account the influence of the historical earthquake on the present crustal movement, will be established to invert the kinematic parameters of the block and its boundary fault systems. Finally the characteristics and deformation modes of the block and its boundary fault systems and the relationship between strain/stress and the strong earthquakes will be investigated. The results will help us to reveal the role of Bayan Har block in eastward mass flow of Qinghai-Tibetan Plateau, to better understand the deformation mode and evolution mechanism of the plateau, and to provide a reference for regional seismic hazard assessment.

位于青藏高原中部的巴颜喀拉块体，是青藏块体的重要次级活动块体，具有复杂的变形样式与显著的地震潜势，是中国大陆重要的构造变形和强震活动区之一。自1997年西藏玛尼地震以来，块体周边陆续发生了多次强烈地震，目前已经成为青藏高原最新一次强震活动的主体地区。本项目以巴颜喀拉块体为研究对象，开展复杂地区微弱形变信号提取的InSAR技术研究，获取研究区域高精度InSAR地表形变场，并联合GPS等观测，构建统一坐标框架下的三维精细地表形变场。在此基础上，综合地质、地震和地球物理等资料，改进现有的块体划分方案；顾及历史地震对块体现今地壳运动的影响，建立三维弹性—粘弹性块体模型，反演确定块体及其边界断裂带的运动学参数，研究活动块体及其边界断裂带的构造特征和变形方式、应力应变及其与强震的关系，为揭示巴颜喀拉块体在青藏高原物质东流中的作用、深化高原变形模式和演化机制的认识以及为区域大震设防工作提供参考依据。

巴颜喀拉块体内部及边缘构造活动强烈，其地壳形变特征的研究对认识青藏高原中部地壳运动和变形模式有着重要意义。项目以巴颜喀拉块体为研究对象，系统研究了高精度InSAR/GNSS数据处理理论与方法，提出了基于多源对地观测来构建地表三维形变场的系列模型和算法，实现了欠观测条件下高精度、全空域、全时域的三维形变场构建，将形变场中南北向位移精度从分米级提升至厘米级；联合GNSS、InSAR等给出的块体中部三维形变场显示区域以东偏南的水平运动为主，在块体北边界断裂带两侧存在着显著的速度梯度，并且自西向东逐渐减小；提出了利用F统计检验来纠正聚类分类的块体划分方法，克服了地质上块体划分主观性较强的缺点，基于GNSS观测的划分结果表明：块体以巴颜喀拉主峰断裂、龙日坝断裂为界可划分为3个次级块体；分别利用GNSS、三维形变场解算给出了块体现今应变场模型，结果显示块体整体处在应变相对高值区，意味着块体内部断裂带和边缘断裂带共同参与调节了印度板块持续的东向和东北向挤出；构建了描述块体变形特征的三维弹性块体模型，反演确定了东昆仑断裂、龙日坝断裂、鲜水河断裂和龙门山断裂等主要边界断裂带的现今滑动速率和闭锁系数，分析了其潜在孕震能力；联合大地测量、地震、地质、地球物理等多学科观测确定了近年来发生在块体周缘和内部的中强震发震构造、震源机理和应力转移模式，深入解析了区域构造变形与地震孕育发生之间的关系；此外，还基于发展/提出的理论和方法研究了国内外若干典型活动构造区的地壳形变特征及其变形机理。项目执行期间，在国内外知名地学期刊上发表标注学术论文29篇，其中SCI论文22篇、EI论文6篇；取得软件著作权2项；培养/联合培养研究生7名，其中博士研究生1名、硕士研究生6名，达到了预期目标。项目研究成果发展了地球物理大地测量反演理论，拓宽了大地测量学的应用领域，有助于揭示块体在青藏高原构造变形中扮演的角色，深化人们对地震孕育、发生和发展过程的理解与认识，有力支撑国家防震减灾战略。