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地球科学:青藏高原呈发散式挤出变形
2007-09-28 SRC-103 陆琦

藏高原呈发散式挤出变形

由中国地震局地质研究所陈小斌博士得出的这一结论认为:印度板块的推挤,不仅造成青藏
高原的隆升以及地壳的水平缩短和垂向增厚,同时引起物质向高原周边“侧向挤出”

  面点师手中,各色点心搓圆捏扁随心所欲;在地球内种种应力作用下,块块陆地的命运也差相仿佛。科学家精细处理全国933个全球卫星定位系统(GPS)测站的速度场数据,得到准确的中国大陆现今水平形变场,经分析后提出青藏高原发散式挤出变形模式,即:印度板块的推挤,不仅造成青藏高原的隆升以及地壳的水平缩短和垂向增厚,同时引起物质向高原周边“侧向挤出”。

  这一研究结果发表在《中国科学D辑:地球科学》2007年第8期上(www.scichina.com),论文作者为中国地震局地质研究所的陈小斌博士。他在国家自然科学基金的支持下,根据我国地学家2002年报告的901个地壳运动观测网络数据、32个相关补充文献数据,引入地质统计学理论中的普通克里金插值对这些GPS速度数据加以处理,结合有限元中形函数求导原则,获得了球坐标下中国陆地现今水平应变率场,在此基础上对中国陆地现今水平变形特征及其驱动机制进行了讨论。

  陈小斌告诉记者,中国地处欧亚板块东南部,为印度板块、太平洋板块、菲律宾海板块所夹持,陆地内部变形强烈,地震成片分布,呈现出异常复杂的特征。对于中国陆地本身而言,其内部形变存在较强的不均匀性,连续形变和块体运动变形模式都存在。四大板块之间的相互作用对中国大陆的变形均有影响,但目前一般认为印度板块对青藏高原北北东向的推挤是中国陆地变形的主要驱动力源。因此,关于中国大陆的变形模式主要集中于青藏高原的动力学研究,代表性学说有两种:一种认为印度板块的挤压主要由青藏高原地壳的广泛增厚来吸收,对中国大陆其他地区的影响主要是重力作用下的连续变形,物质的挤出是次要的;另一种则认为印度板块的挤压造成东亚大陆地壳的大范围东向逃逸,高原地壳的增厚是次要的。两种学说均有相当多的支持者,争论较为激烈。

  陈小斌的研究结果显示:青藏高原和天山地区的变形以连续形变为主要特征,也就是说变形广泛分布于全区域,是连续变化的;华南、准噶尔、塔里木、鄂尔多斯、东北等表现为较为典型的块体运动的变形模式,即这些地块内部较稳定、变形较弱,变形主要发生在块体边缘的断裂带上;另有几个地块的水平形变介于两者之间。

  基于对数据分析结果的进一步研究,陈小斌提出自己对中国陆地形变模式的看法:印度板块的推挤,不仅造成青藏高原的隆升以及地壳的水平缩短和垂向增厚,同时引起了物质向高原周边“侧向挤出”。青藏高原的侧向挤出不仅包含对中国东亚大陆的东向推挤,同时还包括西北向挤出消减的部分,这是一种“发散式挤出”,而不仅仅是东侧的侧向挤出。至于挤出作用在整个印度板块与欧亚板块的碰撞过程中占有多大份额,则需要进行非常仔细的计算后才能获得。

  至于青藏高原周边挤出物质的去向,陈小斌认为,其中一部分推动其他块体“逃逸”——东流物质推动着东部地块向东逃逸;而北西向物质的流动推动了塔里木地块向北北西方向逃逸,又因受到哈萨克—西伯利亚地盾的阻挡,最终造成天山的垂直增厚。另一部分则沿着川滇地块和滇南地块,在华南地块和青藏高原之间挤出一条通道,往东南方面流向缅甸山弧,填补那里因板块俯冲拉张作用而出现的物质空缺。他认为,缅甸山弧俯冲带的弧后拉张作用,也是青藏高原物质东南流动的不可缺少的动力因素之一。

  “陆地水平形变模式实际上是一种抽象的描述形式。这方面研究属于地学研究中非常基础的部分,它能更好地解释地学现象,对地震预防、采矿等活动具有指导意义。”陈小斌表示,下一步他计划利用GPS速度场,定量给出青藏高原增厚量和挤出量的大小。这是可以通过一套数学方法计算得到的。

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