青藏高原现今构造变形特征与GPS速度场

青藏高原现今构造变形特征与GPS速度场张培震12，王琪3，马宗晋12（1.中国地震局地质研究所，北京100029；2.中国地震局GPS开放式研究中心，北京100029；3.中国地震局地震研究所，湖北武汉430071）造变形状态和机制，并探讨青藏高原现今构造变形所反映的大陆内部动力学过程。GPS观测的速度矢量揭示了青藏高原整体向北和向东运动的趋势，平行于印度和欧亚板块碰撞方向上的地壳缩短量约是38mm/a而青藏高原周边主要断裂带的滑动速率均在10mm/a以下。大约90%的印度与欧亚板块相对运动量被青藏高原的地壳缩短所吸收和调节。GPS速度矢量由南向北逐渐向东偏转，向东的分量也增加，形成了以羌塘地块北部（或玛尼一玉树一鲜水河断裂）和祁连山中部为中心的两个地壳物质向东流动带。青藏高原的向东挤出实际上是地壳物质在印度板块推挤下和周边刚性地块阻挡下围绕东构造结发生的顺时针旋转。

4：A文章编号：1005-2321（2002）02发生在新生代早期的印度和欧亚板块的碰撞及其后印度板块的入作用是新生代地球发展演化历史中灿烂辉煌的一页，目前仍在持续进行的强大的板块间会聚作用被从青藏高原到天山宽达数千km的地壳缩短和青藏高原东部地壳块体向东挤出所分解吸收。因而，有关青藏高原晚新生代构造变形和演化一直是国际大陆动力学理论研究的核心和前缘热点。

现有的诸多理论和假说基本上可以分为两类。

一类是以大陆逃逸为代表的理论，认为大陆变形以沿巨大断裂的走滑运动和块体的横向滑移为主要方式。

羌塘地块的7个测点显示出向约NE60*优势方向的运动，速率平均在（28*5）mm/a，与其以南的拉萨地块不同。向北的昆仑地块上只有一个观测站（WUDA），其运动方向约为61.45°，速率约为21mm/a.昆仑地块以北的柴达木活动地块虽然运动方向与昆仑地块没有太大的差别，但平均运动速度骤减到12~14mm/a.而再向北到祁连山活动地块，优势运动方向变为70*~90°，速度则减小为7~14mm/a.所以，青藏高原内部活动地块的运动方式是分块的，各块之间或者运动方向不同，或者运动速度不同。

2青藏高原的地壳缩短强烈的地壳缩短是青藏高原晚新生代构造变形的*显著特征，不仅其平均海拔高度达到5000m，而且形成了厚度达60~70km的巨厚大陆地壳，比35km的大陆平均地壳厚了欧亚大陆碰撞所导致的地壳缩短是引起青藏高原地壳厚的根本原因，青藏高原的现今构造变形仍然以地壳缩短为主要特征吗，地壳缩短速率占印度和欧亚板块相对运动速率的多少，这些问题对于理解青藏高原以及大陆内部构造变形、检验各种理论模型都具有十分重要的意义。

全球板块构造运动模型给出了印度和欧亚板块间的相对运动方向是NE20*左右。平行NE20.方向沿青藏公路做一条从印度恒河平原到阿拉善地块的GPS速度剖面，将沿线的GPS速度矢量分解为平行于和垂直于NE20*的速度分量（）。平行于板块相对运动方向的速度分量代表了横跨青藏高原的地壳缩短速率，垂直于板块运动方向的分量代表了青藏高原的横向挤出速度。清楚地显示出印度恒河平原与阿拉善地块之间的相对运动之差是约38mm/a，大约占印度和欧亚板块间的相对运动速度的90%.也就是说，印度和欧亚板块之间相对运动量的90%被青藏高原的现今地壳缩短速率所吸收和调节。如所示，青藏高原的南边界一喜马拉雅逆冲带吸收了10~13mm/a的缩短速率，其余26~28mm/a的地壳缩短速率是通过青藏高原内部的变形和缩短完成的。

——rul-/骄铟宿迪姬萆雅鲁藏布ssk喀拉昆仑―嘉利断裂带位部部原造块块内雅雅平构地地原拉拉河的善山高马马恒在拉连藏喜喜度所阿祁青高低印测南祁连断裂带青藏高原东部围绕着喜马拉雅东构造结的顺时针旋转现象提供了另一种可能的解释（）。由可见，喜马拉雅东构造结以东GPS观测站的运动方向为NE45*~55°，向东逐渐变为NE65*~80*（SOXI，GNGBYUSH，QUER）到东构造结以东的川西一带转为SE105*~115*（XIAL，QIAN，XINL，LTAN），沿青藏高原东边界向南到川滇菱形块体的南部进一步转为SE120*~135*（MIAN，CHUX，KUNM，DAYA）再向南到东构造结东南的滇西地区又转为SE155*~165.（YANGYUHL，BAOS，TENG）青藏高原东边界与华南地块的速度差没有转换成逆冲和地壳缩短，而是被顺时针的旋转所调节和吸收。地质构造和地震活动研究也揭示了这一顺时针旋转运动。与前人提出的向东挤出模式不同，青藏高原向东的挤出或流动没有超出其东边界，而在东边界一带转换成了绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转20~30mm/a的结果相去甚远。本文的结果支持5mm/a的低滑动速率。

东北边界的祁连山可视为宽阔的左旋剪切带，我们己经给出了横跨整个祁连山的左旋剪切速率为（7.8*1.2）mm/a的长期平均滑动速率相当。

前己述及，东边界的龙门山断裂几乎没有向东的逆冲作用，GPS观测到的青藏高原东边缘和华南地块的速度差以及小江断裂的左旋走滑可能都是由于青藏高原围绕东构造结的顺时针旋转而造成时29，。

除了这些边界断裂之外，位于青藏高原东部的华南地块相对于稳定西伯利亚的运动速度对于研究中国大陆动力学也具有意义。按照“大陆逃逸”假说，华南的运动速率应该在20~30mm/a的运动分量逐渐减小，印度恒河平原与阿拉善地块之间的相对运动之差约是38mm/a，大约占印度和欧亚板块间的相对运动速度的90%.由于平行板块相对运动的速度分量代表了地壳缩短速率，印度和欧亚板块之间相对运动量的90%被青藏高原的现今地壳缩短速所吸收和调节。而青藏高原周边主要断裂带的滑动速率均在10mm/a以下，可能不是吸收印度和欧亚板块会聚的主要构造。

运动方向从印度恒河平原上的约NE20*向北逐渐向东偏转，向东的分量也加，在青藏高原中部的玛尼一玉树一带*大，方向约为NE75*，东西向速度约为25mm/a；再向北横跨昆仑和柴达木地块，运动方向转变为约NE60*，东西向运动速度降低为11~16mm/a总体上形成了以羌塘地块北部（或玛尼一玉树一鲜水河断裂）为中心的地壳物质向东的流动带，反映了青藏高原物质的向东运移。向北，以祁连山主峰一带为中心形成了另一个地壳物质向东的流动带，只是这个流动带的规模远小于青藏高原中部的流动带。因而，青藏高原的向东挤出实际上是地壳物质在印度板块推挤下和周边刚性地块阻挡下，围绕东构造结发生的顺时针旋转。

大陆构造变形在不同的深度上是不同的，上地壳以脆性变形为主，表现为整体性（或具有一定刚性）的地块运动和地块间的相互作用，下地壳和上地幔以粘塑性的流变为特征。青藏高原地壳巨厚，地壳内平均速度低于正常值，壳内Q值偏低，地热活动强烈，地表热流值较高，以上这些特征表明青藏高原地壳塑性程度高。高原北部为塔里木盆地、阿拉善地块，东北部是鄂尔多斯地块，东部为四川盆地（华南地块）这些地块都是相对稳定的地质体。在印度板块向北北东方向推挤的过程中，这些地块阻挡了软弱的或塑性程度高的青藏高原的物质向北和向东扩展，从而造成了青藏高原自身地壳的厚和缩短，以及围绕东构造结的顺时针旋转。

笔者向所有参与GPS野外作业和跟踪站维护的中外观测人员表不崇高敬意。谢J.T.Freymueller，RogerBi卜ham，K.M.Larson的资料交换和数据处理方面的帮助。

谢PeterMolnar在大陆内部构造变形动力学方面的讨论及加利福尼亚大学沈振康、方鹏在数据分析方面的大力支持。

谢地质研究所李志强博士在计算机和绘图方面的帮助。

版社1993*新地球科学类期刊影响因子和总被引频次排序（据中国科学技术信息研究所，2001年11月）（不包括地质地理类）名次期刊名称影响因子名次期刊名称总被引频次地学前缘地球物理学报第四纪研究地球化学地球科学测绘学报第四纪研究地球物理学报地震学报自然灾害学报地学前缘地震工程与工程振动古生物学报古脊椎动物学报地震工程与工程振动地球科学进展地震中国沙漠地壳形变与地震自然灾害学报地震研究测绘学报地球学报武汉测绘科技大学学报地震学报地震武汉测绘科技大学学报中国地震地球科学古脊椎动物学报大地构造与成矿学地震研究中国沙漠地壳形变与地震中国地震地球学报微体古生物学报世界地震工程灾害学空间科学学报西北地震学报国土资源遥感空间科学学报古生物学报大地构造与成矿学内陆地震干旱区研究灾害学物探与化探干旱区研究矿物岩石地球化学通报世界地震工程西北地震学报内陆地震华南地震地球物理学进展测绘工程地震地磁观测与研究华北地震科学华南地震地球物理学进展华北地震科学地震地磁观测与研究国土资源遥感物探与化探测绘工程