喀喇昆仑和阿尔金断裂走滑与青藏高原南北走向正断层作用关系：从运动学观测到动力学模拟

青藏高原内近南北走向正断层一直认为与高原隆升达一定高度发生重力垮塌，或印-藏汇聚弧形边界导致对高原特殊加载有关。这些动力学模型难以解释一个基本现象；为什么南北走向正断层主要分布在～E93 以西的高原部位。在发育大量南北向正断层的高原之西、北边界，长达上千公里的喀喇昆仑和阿尔金走滑断裂在印度大陆推挤下为剪切挤压，这显然要分异介于其间地壳应变，但高原边缘大型走滑与高原内部南北向正断层的动力学关系目前仍然不清。本项目以高原西部和跨大型走滑断裂高密度GPS测量为切入点，结合近期数个正断层型地震InSAR观测和地壳流变结构反演，用动力学数值模拟手段来探讨这些大型走滑断裂与高原内南北向正断层的动力学联系。目的是对高原内南北向正断层提供新的成因解释。意义是如果证实这些正断层成因与高原大型断裂走滑有某种动力学联系，那么一直以来通过测定正断层形成年龄来作为衡量高原该时段可能隆升达某一最大高度的观点将被颠覆。

根据申请要求，项目在野外观测基础上，应用数值模拟手段，探讨青藏高原边缘大型走滑断裂与高原内部近东西走向正断层形成的动力学联系。四年来，课题组野外足迹从青藏高原可可西里无人区，到我国周边国家的帕米尔高原，完成了59个GPS测点的测量；在实验室，开发了地壳不同时－空尺度的三维粘－弹－塑性模拟软件开发。取得主要成果如下：.1、通过从可可西里到塔里木盆地南缘18个GPS测点三年野外测量，结合模拟反演，对近30多年来国际上一直有强烈争议的阿尔金大型走滑断裂的滑动速率提供了“板上钉钉”的研究成果。结果表明：阿尔金断裂的滑动速率不是前人大量研究所认为的～30mm/yr，而是在9.0（-3.2/+4.4）mm/yr，并且该滑动速率在断裂走向长达～1000km距离上基本稳定。.2、通过从塔吉克斯坦到我国新疆的覆盖帕米尔高原41个GPS测点三年测量，发现虽然印－藏汇聚的运动学基本一致，但喀喇昆仑大型走滑断裂两侧帕米尔高原与青藏高原运动学差别显著。结果表明：越过印－藏汇聚主边界断裂后，帕米尔高原南北向缩短主要发生在西天山南侧、而青藏高原内南北向缩短几乎是连续分布；喀喇昆仑断裂的北段其右旋滑动速率约5mm/yr，而不是前人认为的其晚近时期滑动速率几乎为零。.3、通过InSAR观测，结合地震波形资料，对青藏高原内2008年以来的正断层型地震破裂几何学、运动学作了全面反演。表明；发生地震的这些正断层均是高角度断层，且分布深度均小于15km。这些参数为模拟提供了重要约束，暗示高原内弥散性近南北走向正断层不具有深源动力学背景。.4、以上述观测和反演资料为约束，通过建立大尺度三维模型，对近南北向正断层成因机制开展了大量模拟。表明：在发育弥散性正断层的高原西部地区，其弹性地壳底部几乎不存在Traction、而在不发育近南北走向正断层的高原东部，弹性地壳下存在明显的与地表运动基本一致的Traction。这个力的起源来自弹性地壳和粘性地壳的流变学差异，它可能是导致高原西部近南北向正断层发育的动力学根本。.5、基于高原东、西部粘性地壳流变学差异的启示（成果4），通过运动网格模拟大变形有限元软件开发，对青藏高原扩展的动力学机制开展了二维／三维模拟研究。表明：～37Ma以来高原隆起自昆仑山向祁连山扩展的动力学不是源于下地壳的管道流，而是源于相对高粘度下地壳为变形的上地壳所提供的底板剪切力。

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