地質(zhì)論文地方地殼形變及分布

　　大同盆地地殼應(yīng)變特征奇特值得研究，本篇地質(zhì)論文建立應(yīng)變參數(shù)求解模型，分析地殼形變應(yīng)變場(chǎng)與地裂縫發(fā)育構(gòu)造成因，從而更直觀的表示大同盆地現(xiàn)今地殼應(yīng)變特征參數(shù)及其分布特征�！�中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)》(季刊)創(chuàng)刊于1990年。反映地質(zhì)災(zāi)害學(xué)科,并向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的學(xué)術(shù)性刊物�！吨袊�(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)》專(zhuān)門(mén)登載有關(guān)自然和人類(lèi)工程-經(jīng)濟(jì)活動(dòng)誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫、地震、黃土濕陷、粘性土脹縮、凍土融陷、地下水污染、海水入侵、礦井突水、巖爆、瓦斯爆炸、水土流失、土地沙漠化、鹽漬化等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制、規(guī)律、監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)，地質(zhì)災(zāi)害防治新技術(shù)、新方法以及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)等方面的科研成果或?qū)W術(shù)論文。

　　1大同盆地現(xiàn)今地殼應(yīng)變特征參數(shù)及其分布特征

　　由于大同盆地內(nèi)GPS站構(gòu)成的三角形形狀因子整體性較好[3]，據(jù)此，本文采用三角形圖形單元法建立區(qū)域應(yīng)變分析模型，求解區(qū)域地殼應(yīng)變特征參數(shù)。

　　1.1應(yīng)變參數(shù)求解模型的建立

　　設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間相對(duì)形變量與地殼應(yīng)變張量的線性關(guān)系式為U=AT(1)其中U是相對(duì)形變量向量，T為應(yīng)變張量，A為轉(zhuǎn)換系數(shù)矩陣。據(jù)此，建立的大同盆地圖形單元應(yīng)變模型如圖3所示。需要說(shuō)明的是，在構(gòu)建大同盆地三角形圖形單元模型時(shí)，并沒(méi)有將A013、SX04點(diǎn)納入，這是因?yàn)樯鲜鰞蓚�(gè)點(diǎn)與MPSH、GC06、SX02點(diǎn)組成的三角形圖形單元均位于大同盆地內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)很弱的區(qū)域，而分析這些圖形單元應(yīng)變對(duì)于研究區(qū)域構(gòu)造應(yīng)變場(chǎng)意義不大，此外，這些三角形圖形單元與其他三角形單元尺度差異較大[5]。

　　1.2應(yīng)變參數(shù)顯著性檢驗(yàn)

　　17個(gè)三角形圖形單元的位置不盡相同，如果圖形單元位于穩(wěn)定構(gòu)造塊體的內(nèi)部，單元的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該表現(xiàn)為剛體旋轉(zhuǎn)歐拉運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)利用圖形單元法計(jì)算獲得的單元地應(yīng)變參數(shù)在統(tǒng)計(jì)意義上應(yīng)該為零，但是由于誤差的影響，此時(shí)應(yīng)變參數(shù)往往不等于零。

　　1.3顯著應(yīng)變特征參數(shù)及其分布特征

　　利用參數(shù)顯著假設(shè)檢驗(yàn)方法對(duì)獲得的大同盆地17個(gè)圖形單元應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行顯著性假設(shè)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表1。從表1可以看出，參與檢驗(yàn)的17個(gè)圖形單元應(yīng)變特征參數(shù)，在顯著性水平α=0.01下有5個(gè)圖形單元檢驗(yàn)結(jié)果為接受，而這5個(gè)圖形單元均位于較穩(wěn)定的山區(qū)內(nèi)及盆地內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較弱的平原區(qū)域(XYSH-GYTA-SX01、XYSH-MPSH-SX01、DK02-MPSH-SX01、SECU-SX02-GC06、DK06-DK03-SECU)。因此，上述5個(gè)圖形單元內(nèi)部不存在顯著的構(gòu)造活動(dòng)變形。而在顯著性水平α=0.01下，有12個(gè)圖形單元檢驗(yàn)結(jié)果為拒絕。而這12個(gè)圖形單元均位于盆地內(nèi)深大斷裂(地裂縫)及其附近區(qū)域，而這些區(qū)域也正是盆地內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈的地區(qū)。因此，上述12個(gè)圖形單元內(nèi)部存在顯著的構(gòu)造活動(dòng)變形，其單元應(yīng)變是由地殼構(gòu)造活動(dòng)變形引起的�；�于顯著的應(yīng)變分量，獲得的最大、最小主應(yīng)變及最大主應(yīng)變方向等應(yīng)變特征參數(shù)及其分布特征如圖4所示。圖4顯示出大同盆地顯著主應(yīng)變主要集中在大同盆地內(nèi)部地區(qū)，且集中分布在盆地的西北部區(qū)域;盆地內(nèi)顯著主應(yīng)變以拉張應(yīng)變?yōu)橹�，方向�(yàn)镹W-SE向，表明盆地現(xiàn)今整體受NW-SE向拉張力源作用顯著，且顯著主張應(yīng)變最大量值出現(xiàn)在盆地內(nèi)地裂縫最為群發(fā)的西北部，位于大同市的西南區(qū)域內(nèi)，其量值達(dá)到1.9×10-6/a;在靠近口泉斷裂邊緣局部區(qū)域則呈現(xiàn)出一定的擠壓性質(zhì)，主壓應(yīng)變率約為-1.0×10-6/a，在靠近盆地東部的山邊帶局部也呈現(xiàn)一定的擠壓性質(zhì)，主壓應(yīng)變方向?yàn)镹E-SW向。

　　2地殼形變應(yīng)變場(chǎng)與地裂縫發(fā)育構(gòu)造成因分析

　　盆地西北部局部區(qū)域NW-SE向水平拉張應(yīng)變明顯大于盆地內(nèi)其他地區(qū)，而此區(qū)域也正是大同盆地內(nèi)地裂縫災(zāi)害最為典型和嚴(yán)重的地區(qū)，且觀察此區(qū)域拉張應(yīng)變方向，可發(fā)現(xiàn)其與地裂縫的走向呈近似垂直關(guān)系(圖5)，而大同市北部區(qū)域NW-SE向主應(yīng)變則以壓應(yīng)變?yōu)橹�，在此區(qū)域內(nèi)地裂縫較少。由此揭示出大同市南部區(qū)域NW-SE向拉張應(yīng)力是大同市南部區(qū)域地裂縫群發(fā)的構(gòu)造力源。由大同盆地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)背景及大陸動(dòng)力學(xué)環(huán)境可知，鄂爾多斯塊體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與華北塊體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)聯(lián)合作用[8]，會(huì)在兩個(gè)地塊之間的斷陷盆地內(nèi)形成右旋剪切的NW-SE向拉張環(huán)境，而本文基于大地測(cè)量GPS反演結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)(圖4)，同時(shí)利用更大區(qū)域(整個(gè)山西盆地)的GPS數(shù)據(jù)反演獲得的大同盆地構(gòu)造應(yīng)變場(chǎng)，也呈現(xiàn)出以NW-SE向拉張應(yīng)變?yōu)橹鞯奶卣鱗9]。因此，在周?chē)�板塊運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的NW-SE向拉張應(yīng)力的主導(dǎo)及附加盆地深部動(dòng)力的共同作用下[10]，會(huì)造成盆地內(nèi)地殼減薄拉張變形明顯、基底斷裂，從而引起斷裂不均勻蠕動(dòng)，而深部斷層的不均勻蠕動(dòng)會(huì)在淺部地層中誘發(fā)形成一系列的錯(cuò)斷面，這些錯(cuò)斷面就形成了地裂縫的原型，附加其他因素的影響，如抽取地下水、地表水滲透、地震活動(dòng)等，也會(huì)加速淺部地層中這些錯(cuò)斷面的活動(dòng)，發(fā)展至地表形成出露地表的地裂縫災(zāi)害。地裂縫實(shí)地鉆孔及地質(zhì)探槽資料結(jié)果更加直觀地揭示出大同市地裂縫與地下隱伏斷裂活動(dòng)有著很強(qiáng)的相關(guān)性[9]，從圖5也可以看出，大同市地裂縫的發(fā)育方向與位置與其區(qū)域內(nèi)的水峪隱伏構(gòu)造斷層有近乎一致的走向(NE走向)，由此進(jìn)一步表明大同市地裂縫發(fā)育及活動(dòng)與深部斷層活動(dòng)有密切關(guān)系。

　　3結(jié)論與討論

　　1)大同盆地現(xiàn)今整體處于較明顯的水平拉張且內(nèi)部斷陷下沉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其地殼應(yīng)變特征主要以NW-SE向拉張應(yīng)變?yōu)橹�，此結(jié)論與盆地現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展模式相一致，與盆地以往較長(zhǎng)期構(gòu)造變形背景具有較好的繼承性特點(diǎn)[11，12];2)大同地裂縫實(shí)質(zhì)是盆地下伏活斷層在NW-SE向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下，以蠕滑形式錯(cuò)斷地層使土層破裂而發(fā)育形成的。

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