利用 GPS复测资料研究华北地块旋转运动

第卷第期年月武汉测绘科技大学学报即凡。

利用复测资料研究华北地块旋转运动许才军刘经南晃定波李延兴武汉测绘科技大学地学测量工程学院，武汉市洛喻路号，武汉测绘科技大学校长办公室，武汉市路喻路号，中国地震局**地形变监测中心，天津市，摘要利用G和件对华北地区监测网和首都圈监测网在年观测的期数据进行统一处理，估算了华北地区地壳水平运动速度场，以此反演块体旋转运动参数，讨论了华北地块旋转运动情况，并与地质古地磁结果作了比较，*后初步分析华北地块运动的动力学机制。

关键词华北块体旋转运动力学机制分类号华北亚板块的新构造活动和地震活动十分强烈，由东西向发育了北北东向的郑庐断裂带沧西一太行山山前断裂带山西地堑系等活动构造带。

按华北地区主要地震构造带和区域地震构造格局，华北地块可划分为两个一级活动地块鄂尔多斯活动块体和太行冀鲁西活动块体，其分界带为山西地堑系。

其中，太行冀鲁西地块又可分为太行山块体华北平原块体包括黄弊断块和鲁西断块）胶辽块体及华北北部的阴山一燕山块体，它是我国*重要的地震活动区之一。

本文主要利用资料并结合地质古地磁资料研究华北地块的旋转运动及其动力学机制。

利用。

可计算欧拉矢量参数已尼中二灿一长确定华北地块旋转运动基本方法运用刚体运动学原理，把地壳块体视为刚体，建立运动学模型，引人欧拉矢量描述块体运动，用速度场通过下式反演计算欧拉矢量参数由于测量在垂直方向上精度不高，故摒弃，分量，由，和分量计算。，表达式为了一竺生外刃了刃一犷丫七一八岁八，田卞八岁，田式中，为地球平均半径一二是旋转角速度分量几，笋，为观测点的大地经纬度。

式中，。

为旋转角速度中为欧拉极坐标。

速度场期观测的基线解采用）软件求得。

期基线的相对精度年为火一年为火一年为大再采用的单元解计算基线向量解及其全协方差矩阵，采用软件在四框架下进行了网整体平差，得出了在框架下的速度场及在框架下相对于西伯利亚块体的速度场，见图块体旋转运动矢量假定地壳块体是刚性的，故对各块体的点进行稳定性检验由各块体上的稳定点组，通过式可以求出各块体的旋转运动参数，表由表中数据，若将年一年与年一1年两期结果取简单的算术平均值，可知华北亚板块在框架下绝对运动以百万年的旋转速率绕70.

作逆时针旋转而相对于西伯利亚块体则以百万年绕作逆时针旋转。

亚板块上各块体的具体运动可从表中得知。

日期一关国家杰出青年科学基金及国家计划资助项目，编号及一第期许才军等利用复测资料研究华北地块旋转运动图给出了用模型表达的速度场与一模型的速度场的结果。

由图可知，两者除在大小上有一点差异外，方向符合得比较好，这山说明华北地块整体呈刚性状态。

华北块体逆时针转动的地质证据与古地磁学证据计摆万李习下谁图护水平速度场（相对于西伯利业块体川划块体逆时针转动的构造证据新第三纪以来，华北亚板块内部被北北东向构造活动带围限的鄂尔多斯太行山和华北平原等块体曾经历过或正经历着逆时针的转动，这些块体的逆时针转动首先反映在北北东向构造活动带都为带有倾滑分量的右旋剪切型。

据野外考察和钻孔资料分析，鄂尔多斯与太行山两块体向山西地堑系内部剪切*早形成于上新世纪。

华北亚板块北北东向断裂带新生代晚期上新纪以来，*大右旋位移量在山西地堑系约为太行山块体宽约二根据块体的旋动量（用转动角占表示）和边界断裂带的下滑位移量及块体宽度有如下几何关系表在框架下华北亚板块及其块体的旋转运动参数即l头笼观测时间块体名称孟勺`内j工J，弓`，才伪ó年华北亚板块阴工燕山块体鄂尔多斯块体胶辽块体太行冀鲁西块体华北亚板块阴山燕山块体鄂尔多斯块体胶辽块体太行冀鲁西块体角速度中误差椭圆极。n、1伞气百万年一月只尸亡门z勺J八j内」，l伪`，l`1.勺`年一表相对于西伯利亚块体华北亚板块及其块体的旋转运动参数即头当误差椭圆极观测时间块体名称角速度巾/伞气百万年一‘年华北亚板块阴山燕山块体鄂尔多斯块体胶辽块体太行冀鲁西块体华北亚板块阴山燕上块体鄂尔多斯块体胶辽块体太行冀鲁西块休。

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只几矛`梦了丹C八气à内J`口年一年一占式中，占为北北东向断裂与近东西向边界的原始夹角十占为转动后的夹角。

可求得太行山块体上新世纪以来的逆时针转动角为相当于以百万年的角速度作逆时针转动。

另一个在构造上反映各级次块体逆时针转动的证据是，在各块体的南北两端近东西向，在边界附近出现了与块体逆时针转动相符的相同分布武汉测绘科技大学学报年的次级张压性区。

太行山块体北端由天镇一阳高阳厚浑源灵丘蔚县和延怀等北东东向盆地组成的晋北张性区，上新世至第四纪时期，其西部地壳的*大伸展量为晋北张性东西部地壳伸展量的差异，意味着太行山地块的逆时针转动。

根据地壳伸展量的差异可得其转动角占一二为地壳伸展量的差值为计算伸展量剖面方间距离），相当于以百万年的角速度作逆时针转动。

利亚以百万年作逆时针转动相符合。

块体相对运动对于相邻两个块体，其绝对角速度矢量分别为则其两块体相对角速度矢量可表示为己二毛乙的左二，从产刀，图用模型表示的水平速度场与一模型表示的水平速度场肠巴侧浏一式中，叭一二饭乙二，一二2见一仍由荟的结果根据式可得在框架下华北亚板块块体之间的相对角速度矢量年一见表其相对运动速度矢量见图由表及图可知①太行冀鲁西块体和鄂尔多斯块体与其相邻的阴山燕山块体作略带左旋的拉张运动太行冀鲁西块体与其相邻的鄂尔多斯块体作略带右旋的拉张运动③郑庐断裂带上段断裂带两侧块体作有较强的呈右旋的拉张运动，而在郑庐断裂带下段断裂带两侧块体则作相对挤压运动。

洪汉净仁利用活断层数据计算得出华北地块相对于欧亚板块以百万年绕4.

作逆时针旋转，这与测得的百万年，符合得相当好。

古地磁学证据大多数岩石特别是火山岩或多或少都含有铁磁性和亚铁磁性矿物，在岩石的形成过程中，这些矿物在当时的地磁场作用下形成原生剩矿并保存在岩石中，随着块体转动，原生剩磁方向也随之转动。

因此，用古地磁方法测定不同时期地层中的原生剩磁偏角和倾角并与同期磁偏角和倾角相比较，可得到这些地层所在块体的转动绕垂直轴的转动量尺一绕水平轴的倾斜量一据徐锡伟刘椿林金录的研究，华北亚板块的太行山块体昔阳和河北雪花山）自新第三纪以来，相对于新疆拜城逆时针转动了华北平原块体山东临胸）逆时针一转动而华北平原块体东南角的江苏南京一带达若取这几个地点的平均值作为华北亚板块的逆时针转动角，则可知自第三世以来，华北相对于新疆拜城逆时针转动了相当于以尾「万年作逆时针转动。

这与由结果得出的相对于西伯华北地块逆时针转动的动力学机制中国大陆地处印度板块欧亚板块和太平洋板块的交汇部位，其内部的构造运动和构造变形是这些板块相对作用的产物。

在中国大陆的西南侧，印度板块以每年50的速度向欧亚板块推进，在中国西部产生向北的强烈推挤力，形成了一系列近轴向的弧形逆断裂带。

在中国东部，太平洋板块向欧亚板块的俯冲和日本海的弧形扩张，相当于施加了一个南西西向的推挤力。

因此，印度板块欧亚板块和太平洋板块等相互作用的综合效应，在中国大陆区内形成了主压应力轴由西部近南北的有规律地向东部偏转成北东的总体应力场格局。

自新第三纪以来，印度板块与欧亚板块进一步碰撞，青藏高原急剧隆升和向周围的扩展，使南段产生了强烈的北东向的推挤作用，对华北亚板块的两边界（即鄂尔多斯块体西缘）南段实际上受到了一组数值大小由南向北递减近东西至北东向的推挤力的作用，考虑到块体的刚体特性和周围环境块体的约束，这组推挤力将使鄂尔多斯块体发生逆时针转动。

同样，根据力的传递第期许才军等利用复测资料研究华北地块旋转运动原理，太行山块体华北平原块体等也将作逆时针转动。

表华北亚板块块体间相对角速度矢即价块体对少阴山燕山影尔多斯冀鲁西用交辽阴山燕山太行冀鲁西鄂尔多斯太行冀鲁西一士土百万年一`士生仍。

击冬儒阴燕月币示冀冉西阴燕洲弓尔多争一~月`加助份报月坛崎节加t.盆丹，.月`万今犷击共J蔫号卜尔多斯太行袋鲁西太行冀伶p琦胶辽图两块体相对运动测量结果表明，目前华北亚板块及其块体都在作逆时针方向的旋转运动，块体之间的北北东向构造活动带的右旋剪切运动是调节这一逆时针转动的产物和在构造活动上的具体表现。

致谢本文数据基线处理由刘志赵和胡新康完成，网平差及块体相对运动计算由施闯陈庭完成，图由董立祥采用完成，特此致谢。

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地球科学（中国地质大学学报一欣司h外姗如王馆拍（没一2沈飞a氏妞h邓段叉改耳洲飞洲印刁R司d段丫坛武汉测绘科技大学学报年许才军，男，岁，教授，博土生导师，现主要从事大地测量地球物理反演及动力大地测量研究。

代表成果青藏高原现今地壳运动的监测及其动力学机制的研究青藏高原地壳运动与形变的研究，等。

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