大興安嶺中南段垂直形變研究范文
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摘要：利用大興安嶺中南段地區1993與2015年兩期精密水準資料，采用GPS連續站數據對精密水準數據進行約束平差，獲取該地區長時間背景下的速度場。結果表明，大興安嶺中南段地區以隆升運動為主，平均垂直運動速率為2.14mm/a；中段地區隆升運動速率大于南段地區，最大垂直運動速率為3.87mm/a。
關鍵詞：約束平差；精密水準；大興安嶺；垂直形變
大范圍的精密水準測量是監測地殼垂直運動的主要手段之一。利用兩期精密水準資料可以得到地殼垂直運動的速度場，進而分析在該時期內地殼的垂直運動情況。精密水準數據由于平差基準選取、平差算法以及誤差累積等原因，其應用有一定的局限性。目前GPS觀測技術可以精確地提供空間三維信息，而且GPS連續站的長期結果在計算垂直方向的精度已經達到mm級[1]。利用GPS連續站數據對精密水準數據進行約束性平差[2]，為精密水準數據提供基準，并且提高其速度場精度。
1資料整理與數據處理
大興安嶺中南段在大地構造位置上屬于西伯利亞地臺與華北克拉通的交接部位，為古大陸的邊緣過渡帶。該區處于深大斷裂夾持區，屬于華力西晚期褶皺帶，是西伯利亞板塊與塔里木-中朝地塊之間的天山-興安嶺褶皺系的東南緣[3-6]。本文研究區西起115.5～124°E，南起43～48.7°N。收集該區域兩期精密水準資料，第一期施測時間為1992～1995年；第二期施測時間為2015年。兩期水準數據有公共測點269個，3個GPS連續站分別為NMAL、NMDW和NMWL。數據處理采用GAMIT/GLOBK，采用通用模型對數據進行改正，通過垂向坐標時間序列線性擬合得到GPS連續站的垂向運動速率（表1）。計算時采用3個GPS連續站的垂直運動速率對兩期水準數據進行約束平差，得到研究區域的速度場。平差計算得到的單位權中誤差為1mm/km左右，表明監測網的實測精度比較好。平差后對平差結果進行預處理，刪除個別量級過大或者與相鄰點差異過大的點，然后繪制地殼垂直運動速率圖與速率等值線圖[7]。
2地殼垂直運動的時空特征
根據數據資料繪制研究區的垂直運動速率（圖1）與速率等值線（圖2）。分析表明，大興安嶺中南段的垂直形變場有如下特征：根據速度場數據（圖1）可以明顯看出，研究區域的垂直形變特征基本與近代構造運動特征相一致，山地地區基本穩定，以隆升為主，大趨勢上表現出繼承性運動。雖然整體呈現出隆升的特征，但是隆升速率存在一定的差異性。最大隆升速率為3.87mm/a；最小隆升速率為0.24mm/a。該區域的隆升速率從西南地區至東北地區逐漸遞增，呈線性變化。在洮兒河斷裂與雅魯河斷裂之間的區域，垂直運動速率相對較大，均值在3mm/a左右。由圖1、2可以看出，大興安嶺中南段地區的隆升速率在嫩江斷裂附近均明顯大于其他區域，且最大隆升速率也在該區域。嫩江斷裂走向為北東向，斷裂西側（下盤）隆升，東側（上盤）下降，屬于斷階式斷裂（即表現為正斷層特征）。該斷層在全新世仍有活動，且屬于地震活動較強的活動斷裂。由于嫩江斷裂的活動影響，導致處于該斷裂西側公共測點的隆升速率較大，均值在3mm/a左右。同時相對應，該區域的垂直運動速率，也說明嫩江斷裂在1992～2015年間的垂直運動特征是西側一直處于隆升狀態。研究區域的西拉木倫斷裂附近處于微弱的隆升狀態。西拉木倫斷裂位于西伯利亞板塊和華北板塊間的興蒙造山帶內該斷裂除受到南北擠壓外，兼具右行走滑特點。該區域的垂直運動速率表明，西拉木倫斷裂北側區域垂向運動較弱，垂直運動速率在1～2mm/a。
3結語
本文利用精密水準和GPS連續站資料，采用約束平差的方法，獲取大興安嶺中南段地區的垂直運動速度場。分析表明，該區域表現出繼承性運動，呈整體隆升狀態。研究區的北部和東北部隆升速率大于西南地區，表現出隆升速率的差異性。嫩江斷裂西側的隆升速率較大；西拉木倫斷裂的北側隆升速率較小。總體來看，大興安嶺中南段地區的垂直形變特征基本與近代構造運動特征相一致，山地地區基本穩定，以隆升為主。
參考文獻
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作者：鄧董建 蘇廣利 徐佳垚 單位：中國地震局第一監測中心