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。《中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報》(季刊)創(chuàng)刊于1990年。反映地質(zhì)災(zāi)害學(xué)科,并向國內(nèi)外公開發(fā)行的學(xué)術(shù)性刊物。《中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報》專門登載有關(guān)自然和人類工程-經(jīng)濟(jì)活動誘發(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、預(yù)報，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)測點間相對形變量與地殼應(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。需要說明的是，在構(gòu)建大同盆地三角形圖形單元模型時，并沒有將A013、SX04點納入，這是因為上述兩個點與MPSH、GC06、SX02點組成的三角形圖形單元均位于大同盆地內(nèi)構(gòu)造活動很弱的區(qū)域，而分析這些圖形單元應(yīng)變對于研究區(qū)域構(gòu)造應(yīng)變場意義不大，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

　　17個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，單元的運動應(yīng)該表現(xiàn)為剛體旋轉(zhuǎn)歐拉運動，而此時利用圖形單元法計算獲得的單元地應(yīng)變參數(shù)在統(tǒng)計意義上應(yīng)該為零，但是由于誤差的影響，此時應(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)檢驗方法對獲得的大同盆地17個圖形單元應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行顯著性假設(shè)檢驗，檢驗結(jié)果如表1。從表1可以看出，參與檢驗的17個圖形單元應(yīng)變特征參數(shù)，在顯著性水平α=0.01下有5個圖形單元檢驗結(jié)果為接受，而這5個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個圖形單元內(nèi)部不存在顯著的構(gòu)造活動變形。而在顯著性水平α=0.01下，有12個圖形單元檢驗結(jié)果為拒絕。而這12個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)造活動較強(qiáng)烈的地區(qū)。因此，上述12個圖形單元內(nèi)部存在顯著的構(gòu)造活動變形，其單元應(yīng)變是由地殼構(gòu)造活動變形引起的。基于顯著的應(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)橹鳎�方向為NW-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)變方向為NE-SW向。

　　2地殼形變應(yīng)變場與地裂縫發(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)橹鳎�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)力場背景及大陸動力學(xué)環(huán)境可知，鄂爾多斯塊體逆時針旋轉(zhuǎn)運動與華北塊體順時針旋轉(zhuǎn)運動聯(lián)合作用[8]，會在兩個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，而本文基于大地測量GPS反演結(jié)果也證實了這一點(圖4)，同時利用更大區(qū)域(整個山西盆地)的GPS數(shù)據(jù)反演獲得的大同盆地構(gòu)造應(yīng)變場，也呈現(xiàn)出以NW-SE向拉張應(yīng)變?yōu)橹鞯奶卣鱗9]。因此，在周圍板塊運動產(chǎn)生的NW-SE向拉張應(yīng)力的主導(dǎo)及附加盆地深部動力的共同作用下[10]，會造成盆地內(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，而深部斷層的不均勻蠕動會在淺部地層中誘發(fā)形成一系列的錯斷面，這些錯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、地震活動等，也會加速淺部地層中這些錯斷面的活動，發(fā)展至地表形成出露地表的地裂縫災(zāi)害。地裂縫實地鉆孔及地質(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)育及活動與深部斷層活動有密切關(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)部斷陷下沉的運動狀態(tài)，其地殼應(yīng)變特征主要以NW-SE向拉張應(yīng)變?yōu)橹鳎�此結(jié)論與盆地現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展模式相一致，與盆地以往較長期構(gòu)造變形背景具有較好的繼承性特點[11，12];2)大同地裂縫實質(zhì)是盆地下伏活斷層在NW-SE向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用下，以蠕滑形式錯斷地層使土層破裂而發(fā)育形成的。

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