拉脊山构造带现今三维地壳变形及其机理研究

Lajishan tectonic system located in northeast margin of Tibet Plateau is an important window of presenting local tectonic deformation. There is a lot of disagreement in its Holocene activity. A high special resolution image of crustal horizontal movement rate will be produced by increasing the number of GPS site and observations, collecting and processing the large historical GPS data surveyed in CMONOC and Other projects. A high special resolution image of crustal vertical movement will also be produced by resurveying the leveling line across Lajishan along Yellow River, collecting and processing mange times of high precision leveling data measured form 1950 and InSAR data observed from 2003. The fault rates and lock depths of study area will be inversed with constraint of 3D crustal movement velocity field and by integrating geological and geophysical data. We will propose a mode of Lajishan tectonic system deformation and study the its dynamic mechanism of Its deformation, supply a base for study of the dynamic mechanism of Qilanshan tectonic system deformation, earthquake prediction and evaluation earthquake risk.

位于青藏高原东北缘南部的拉脊山构造带是反映区域构造变形的窗口，其全新世以来的活动性尚存在较大争议。通过对研究区现有的GPS站点进行空间加密和观测，联合处理陆态网络等多期历史GPS观测数据，获取该地区空间高分辨率的地壳水平速度场图像；对沿黄河跨越拉脊山的水准路线复测，收集处理研究区的国家一、二等水准网、国家地震水准网1970年以来多期精密水准观测资料和InSAR观测数据，获取研究区现今空间高分辨率的地壳垂直运动速度场图像。利用三维地壳运动速度场结果，并结合区域地质考察、壳幔结构和地球物理探测资料反演主要断裂的滑动速率和闭锁深度，建立拉脊山构造带现今构造变形模型，研究其构造变形动力学机理，为祁连山构造带变形机理研究及区域强震中长期危险性预测研究提供重要基础。

位于青藏高原东北缘南部的拉脊山构造带是反映区域构造变形的窗口，其全新世以来的活动性尚存在较大争议，针对此问题开展了一下研究工作：（1）新建了两个GNSS观测剖面共11个观测站（2个为连续观测站），对新建GNSS观测站和附近的其它GNSS观测点进行了两次观测，会同收集了研究区及其临近地区56个GNSS流动站2009至2021年所有的观测数据统一处理，获得了该区域迄今为止空间分辨率最高的地壳水平运动速度场；（2）对青海拉脊山构造带及附近地区的国家水准网、地震水准网70年代以来的观测数据、跨拉脊山沿黄河二等水准路线（本项目观测）的观测数据用动态平差法获得了研究区域垂直形变场。对研究区Sentinel-1卫星SAR数据进行了计算分析获得视向位移，结合区域GNSS观测结果获得了研究区域三维形变场；（３）以最新获得三维地壳运动场为基础，用位错模型反演计算了拉脊山构造带断层滑动速率和闭锁深度；（４）以三维地壳速度场为约束，用三维有限元方法，模拟了两种变形模式（“构造窗”模式，“V”型挤压造山模式）所产生的区域构造变形及其演化过程，探索构造变形机理与机制。通过上述研究工作得出一下结论：拉脊山断裂闭锁深度为14.3±6.6km，倾滑和走滑速率分别为3.0±0.9mm/yr和0.6±0.1mm/yr；积石山断裂闭锁深度为2.0±6.7km，倾滑和走滑速率分别为2.5±1.1mm/yr和0.7±0.4mm/yr。拉脊山断裂走滑速率并不显著，主要表现为北缘断裂的逆冲运动；积石山东缘断裂无论是走滑速率还是倾滑速率均大于积石山西缘断裂，表现为较明显的右旋逆冲运动特征。结果还表明拉脊山断裂闭锁深，容易积累应变能，而积石山断裂闭锁深度只有3km左右，近乎于蠕滑运动，不易积累应变能。无论是基于有限元模型，对“构造窗模式”和“V字形构造”模式的模拟结果还是，“构造窗模式”与现代地壳变形态势和地形更为符合。研究结果对拉脊山构造带变形机理研究及区域强震中长期危险性预测研究提供重要基础。