秦岭及邻区现今三维地壳变形及其对青藏高原东北部东向扩展的约束

On the basis of previous geodetic measurements and research, we implement supplementary GPS observation and precise leveling data collection in the key regions of the Qinling Mountains, and derive the present high spatial resolution and high precision three-dimensional crustal velocity and strain rate fields for the Qinling Mountains and surroundings. Constraining on regional three-dimensional crustal movement and tectonic activities, we use negative dislocation inversion to estimate the faulting activity, slip rate and locking depth for the Chengxian-Taibai, Lixian-Luojiabao and Tieluzi faults. These parameters can be employed to reveal the relationship of interaction and transformation between the Kunlun and Qinling faults, to investigate the space scale of eastward expansion of the northeastern Tibetan Plateau, and to be a reference for the seismic risk analysis. We utilize the derived crustal velocities and strain rates to analyze the strain distribution and transformation between horizontal and vertical movements quantitatively. Combining regional tectonic deformation and geophysical soundings of crust-mantle, we investigate the characteristics of tectonic transformation on the block boundaries, which indicates the scale and strike-slip mode of eastward expansion of the northeastern Tibetan Plateau, and test the geodynamic mechanisms of uplift and expansion of the Tibetan Plateau.

在前期已有监测资料和研究基础之上，通过对秦岭构造带一些关键区域的GPS加密补充观测和水准资料收集，构建秦岭构造带及邻区现今高分辨率和高精度的三维地壳运动速度场和应变率场图像。利用三维地壳形变场和活动构造等资料，通过负位错反演技术估计块体边界带成县—太白、礼县—罗家堡和铁炉子等主干断裂断裂的运动性质、滑动速率和闭锁程度等参数，揭示东昆仑与秦岭之间是否存在相互作用和转换关系，探究沿秦岭向东挤出扩展的空间范围，并为区域强震长期危险性分析提供参考。综合利用区域三维地壳运动速度场和应变率场研究成果，定量研究区域地壳水平运动和垂直运动的应变分配转换关系，结合构造变形地质调查资料和壳幔结构地球物理探测资料，研究地块边界断裂带的构造转换特征，揭示秦岭三维地壳变形对青藏高原东北部东向扩展的约束，检验青藏高原隆升扩展的大陆动力学机制。

新生代以来，青藏高原东北部不断向外扩展挤出，甚至影响了鄂尔多斯周边和华北平原地区。然而，青藏高原东北部向外扩展是以何种运移方式和扩展幅度来影响鄂尔多斯周边和华北平原伸展构造的，目前仍存在争议。秦岭作为连接青藏高原东北部与华北伸展构造区的转换地带，是探讨这一问题的重要构造部位。.本研究收集整理了秦岭及邻区1998-2021年的GNSS原始观测数据，以及1970-2018年的国家一、二等水准监测网和地震水准监测网测段高差观测数据。对秦岭内部53个大地控制网流动站点实施了一期加密复测，每站点连续观测4天。采用TEQC软件对观测的所有单天RINEX格式数据进行预处理，结果表明观测数据质量良好，符合《地壳运动监测技术规程》要求。. 对收集和本项目观测的GNSS数据，采用统一误差模型方法进行处理，建立了区域地壳水平运动速度场。为更全面表达现今地壳变形的性质和强度，基于连续变形模型采用区域变形的中位数方法计算得出了GNSS应变率场。. 发展了GNSS和水准数据融合处理获取高精度地壳垂直运动与变形的方法，针对收集到的秦岭及邻区多年多期水准观测数据和陆态网络GNSS连续站垂直速率，采用整体网平差技术建立了秦岭及邻区现今地壳垂直运动速度场。. 以跨断裂GNSS速率剖面为约束，厘定了秦岭构造带及邻区主要活动断裂的活动性质，采用二维负位错模型反演获取了断裂滑动速率和闭锁深度等参数。. 综合区域三维速度场和应变率场，以及地震地质和地球物理探测研究成果，提出了青藏高原东北缘地壳变形主要受控于NEE向右旋剪切的书斜构造模式，认为青藏高原东北缘主要表现为NEE向运动，高原变形更多的局限在内部，地壳物质流沿秦岭向东的扩展挤出十分有限，为青藏高原隆升扩展的大陆动力学机理研究提供了重要的定量约束。