青藏高原是我國西部開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng),作為水電資源蘊(yùn)藏量最豐富地區(qū)以及交通基礎(chǔ)設(shè)施最薄弱地區(qū),大量工程建設(shè)正面臨著高地應(yīng)力、高地震烈度等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境問題。因此,研究青藏高原構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征具有重要的科學(xué)意義。本文采用震源機(jī)制解反演法、已有地應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析法,對(duì)青藏高原南部和東南緣的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析,并對(duì)高原南緣的尼泊爾上阿潤水電站工程區(qū)初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行三維有限元回歸反演分析。主要研究成果如下:（1）震源機(jī)制解的P、T軸分析與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)反演分析結(jié)果表明,構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的分區(qū)特征較為顯著,且構(gòu)造主壓應(yīng)力方向以青藏高原南部為中心向東側(cè)呈輻射特征。具體表現(xiàn)為主壓應(yīng)力方向從造山帶區(qū)域的近NS向,偏轉(zhuǎn)至西藏地區(qū)的NE向,在川滇地區(qū)持續(xù)向SE方向偏轉(zhuǎn)。不同區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力結(jié)構(gòu)類型具有較大的差異性,并與各區(qū)活動(dòng)構(gòu)造斷裂帶和次級(jí)塊體的作用形式存在緊密聯(lián)系。（2）對(duì)該地區(qū)的應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,獲得了最大水平主應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方位的分布特征,以及水平主應(yīng)力量值及側(cè)壓系數(shù)隨深度的變化特征。結(jié)果表明,地殼淺層巖體應(yīng)力場(chǎng)的方位和量值,均具有區(qū)域的差異性特征。西藏地區(qū)的最大水平主應(yīng)力地表值小于川滇地區(qū),而梯度值大于... 

【文章來源】：長江科學(xué)院湖北省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

大約兩億年前,由于板塊的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了印度板塊的分離,在此之后一直到今天,印度板塊都在一直以一定的速度向北移動(dòng),碰撞擠壓歐亞板塊。持續(xù)的擠壓碰撞,導(dǎo)致陸地不斷抬升崛起,抬升的過程并不是隨著印度板塊的運(yùn)動(dòng)速率勻速進(jìn)行,而是經(jīng)歷了不同構(gòu)造階段,陸地的抬升崛起不斷地累加,形成了今天的青藏高原。雖然整個(gè)青藏高原地區(qū)的構(gòu)造演化時(shí)間較長,但是較為顯著的構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期也即高原的隆升期是從大約50Ma年開始的,也即在始新世時(shí)期,印度板塊與歐亞板塊開始接觸并產(chǎn)生擠壓碰撞,由此拉開了青藏高原隆起的序幕。青藏高原一直持續(xù)到今天的地殼隆起過程,經(jīng)歷了不同的隆升時(shí)期,其中上新世為高原隆升過程的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),在上新世之前,青藏高原的構(gòu)造隆升活動(dòng)比較緩慢,而且地殼的隆升主要體現(xiàn)在高原南部邊緣的喜馬拉雅地區(qū),綜合地層沉積特征、巖體風(fēng)化特征等相關(guān)的地質(zhì)信息,相關(guān)的研究結(jié)果認(rèn)為上新世末期高原的海拔不超過一千米。但是,青藏高原的現(xiàn)今平均海拔超過4500m,由此可以推測(cè)上新世末期至今,青藏高原的地殼平均隆起高度達(dá)到為3500m,說明這一歷史時(shí)間區(qū)間是青藏高原的快速隆起時(shí)期。在這個(gè)高原快速隆起的歷史時(shí)期內(nèi),相關(guān)學(xué)者通過不同的方法研究認(rèn)為快速隆升期大體可分為四個(gè)主要的階段[38],第一至第四階段的時(shí)間區(qū)間分比為45~38Ma、27~17Ma、13~8Ma、3Ma~至今。其中,距離現(xiàn)今時(shí)間最短的更新世時(shí)期,是這四個(gè)階段中高原隆起的最主要階段,每一個(gè)高原隆升的階段都具有特殊性和差異性。第一階段的主要構(gòu)造特征分為三個(gè)方面:海洋的退出以及陸地的出現(xiàn)、斷塊抬升以及斷陷盆地的產(chǎn)生、地塊邊緣的構(gòu)造抬升。在這一時(shí)期內(nèi),特提斯海洋徹底的退出了青藏高原,高原地層由海相轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴?并且這一變化伴隨著高原內(nèi)氣候環(huán)境的變化。青藏高原的構(gòu)造隆起主要體現(xiàn)在歐亞板塊和印度板塊的邊緣地帶,也即拉薩地塊和喜馬拉雅地塊兩個(gè)地塊在這個(gè)時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生碰撞,地殼逐漸隆起。第二階段的構(gòu)造抬升作用比較強(qiáng)烈,主要體現(xiàn)在喜馬拉雅地區(qū),因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)的大型逆沖斷裂帶相繼產(chǎn)生并持續(xù)活動(dòng),主要包括主中央斷裂和主邊界斷裂。而且,在該階段內(nèi)青藏高原的內(nèi)部產(chǎn)生了一系列的大型走滑斷裂帶,如紅河斷裂帶、瀾滄江斷裂帶、鮮水河斷裂帶等。第三階段,由于印度板塊持續(xù)在南北方向上擠壓歐亞板塊,一系列的逆沖推覆體在這一階段內(nèi)大量產(chǎn)生,位于喜馬拉雅地塊內(nèi)的主邊界斷裂也是在這一時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生劇烈的構(gòu)造活動(dòng),板塊碰撞區(qū)域兩側(cè)的地體在碰撞擠壓的構(gòu)造作用下持續(xù)隆起,地殼不斷增厚,地殼內(nèi)的巖體產(chǎn)生一系列的化學(xué)變質(zhì)作用。第四階段,是青藏高原整體快速隆升的階段,這個(gè)階段高原的構(gòu)造隆升體現(xiàn)在區(qū)域內(nèi)的各個(gè)地塊,并且從第四紀(jì)以來高原內(nèi)部不僅出現(xiàn)整體抬升這一顯著特征,同時(shí)也表現(xiàn)出地殼巖體處于拉伸環(huán)境的背景特征。構(gòu)造抬升的過程又使得地殼巖體經(jīng)歷了較長時(shí)期的風(fēng)化剝蝕、充填堆積等地質(zhì)構(gòu)造過程,因此現(xiàn)今青藏高原的地形地貌特征也是主要在這一時(shí)期內(nèi)形成的。在這一時(shí)期內(nèi),高原四周存在如華北地塊、塔里木地塊、揚(yáng)子地塊等穩(wěn)定地塊的阻擋作用,又由于高原巖石圈底部界面的限制作用,所以整個(gè)高原也只有地表面可以滿足物質(zhì)不受限制的自由流動(dòng)。當(dāng)印度板塊在青藏高原的南部邊緣對(duì)歐亞板塊擠壓碰撞時(shí),巖石圈下部的物質(zhì)變形流動(dòng)均受到一定的限制,又加之隨著板塊擠壓而向下俯沖的巖體密度小于其下部的巖體密度,所在在密度差異的背景下,巖石圈底部的物質(zhì)只有向地表流動(dòng),這也是物質(zhì)流動(dòng)的主要途徑,其結(jié)果就是整體青藏高原區(qū)域快速隆起,并且局部地區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)烈構(gòu)造抬升作用。在整個(gè)青藏高原構(gòu)造隆升的過程中,位于青藏高原的南部邊界,歐亞板塊和印度板塊碰撞匯聚結(jié)合地的構(gòu)造隆升過程是最為顯著的,構(gòu)造隆升的結(jié)果就是形成了現(xiàn)今世界上最為著名的造山帶,即喜馬拉雅造山帶。隨著印度洋向北擴(kuò)展運(yùn)動(dòng),印度地塊自65Ma~45Ma以來,在雅魯藏布江一帶與歐亞板塊持續(xù)碰撞擠壓,碰撞速率為40~50mm/a,喜馬拉雅造山帶是印度板塊和歐亞板塊的接觸帶和匯聚地,也是兩個(gè)板塊長期以來碰撞作用形成的弧形構(gòu)造帶[39]。印度板塊對(duì)歐亞板塊逆時(shí)針方向的擠壓,導(dǎo)致在碰撞帶中部垂向物質(zhì)擠出隆起,在東西兩側(cè)則表現(xiàn)為側(cè)向擠出,并且在青藏高原的南緣、喜馬拉雅造山帶的東側(cè),有大量的物質(zhì)沿著東南方向逃逸,這是較多地學(xué)家所認(rèn)可的經(jīng)典造山機(jī)制。該陸-陸型碰撞作用形成的構(gòu)造帶在時(shí)間尺度上存在著長期碰撞活動(dòng)、碰撞速率較高、變質(zhì)作用強(qiáng)烈、變質(zhì)活動(dòng)復(fù)雜,在空間尺度上存在著碰撞范圍較大、影響范圍較廣等顯著地質(zhì)構(gòu)造特征,構(gòu)造帶內(nèi)淺層和深層的巖石圈存在著持續(xù)的物質(zhì)能量交換,導(dǎo)致喜馬拉雅地區(qū)頻繁發(fā)生破壞性較強(qiáng)的地震等一系列地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象,并且由于喜馬拉雅造山帶平均海拔較高,受降雨、降雪、季風(fēng)等周期性的季節(jié)性氣候的影響,物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化等風(fēng)化剝蝕作用較為強(qiáng)烈,剝蝕速率為2~12mm/a,因此該地區(qū)具有復(fù)雜的碰撞變形機(jī)制與構(gòu)造演化特征[40-41]。

在青藏高原構(gòu)造演化的過程中,一系列的活動(dòng)構(gòu)造斷裂在不同的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行發(fā)育,特別是晚新生代、晚第四紀(jì)以來,在青藏高原的南部和東南緣弧形構(gòu)造帶區(qū)域內(nèi),發(fā)育有大量的活動(dòng)至今的構(gòu)造斷裂,成為各活動(dòng)地塊的構(gòu)造邊界。各活動(dòng)地塊之間的差異化運(yùn)動(dòng),以及局部化的相互作用,使得活動(dòng)地塊的邊界斷裂帶地震頻發(fā),對(duì)區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此,探討區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造活動(dòng)斷裂的基本特征,對(duì)研究構(gòu)造動(dòng)力過程以及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的特征具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。如圖2.2所示,是青藏高原南部及其東南緣弧形構(gòu)造帶的構(gòu)造斷裂示意圖。青藏高原的南部區(qū)域主要包括青藏塊體內(nèi)的西藏地區(qū),以及喜馬拉雅造山帶內(nèi)的尼泊爾地區(qū)。研究結(jié)果表明,在青藏高原的南部區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造斷裂較為發(fā)育,并且與海拔高度之間呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。青藏高原南部邊界區(qū)域的海拔較低,區(qū)域內(nèi)構(gòu)造斷裂通常為逆沖斷裂,這是因?yàn)楦咴哪喜窟吔鐬榘鍓K擠壓碰撞的匯聚地,印度板塊對(duì)歐亞板塊的俯沖在邊界區(qū)域內(nèi)進(jìn)行,印度板塊與歐亞板塊持續(xù)的俯沖碰撞作用,使得印度板塊向北偏移了大約兩千千米,在印度板塊的推進(jìn)過程中,兩個(gè)板塊的地殼結(jié)合部位在水平方向上不斷縮短,同時(shí)在垂向不斷增厚,在地殼縮短增厚的構(gòu)造變形過程中,區(qū)域內(nèi)發(fā)育了一系列的構(gòu)造斷裂,從北到南依次分別為藏南拆離系(STDS)、主中央逆沖斷層(MCT)、主邊界逆沖斷層(MBT)、主前緣逆沖斷層(MFT)。印度板塊對(duì)歐亞板塊的俯沖作用是沿著一個(gè)發(fā)育在中上地殼,并且向北緩傾的主要拆離帶發(fā)生的,該拆離帶被確定為主喜馬拉雅逆沖斷層帶(MHT),喜馬拉雅其它主要逆沖斷層被認(rèn)為是主逆沖斷層(MHT)的次級(jí)斷層,包括主中央逆沖斷層、主邊界逆沖斷層、主前緣逆沖斷層,主喜馬拉雅逆沖斷層帶(MHT)控制著以上所述的三個(gè)主要逆沖斷層,并且三個(gè)主要逆沖斷層在地殼的深部匯聚于MHT。藏南拆離系(STDS)是特堤斯喜馬拉雅(THM)與高喜馬拉雅(GHM)之間的界限,是一條發(fā)生在中-新元古代變質(zhì)基底(下板片)和蓋層(上板片)之間的一條規(guī)模巨大的向北緩傾并且具有由南向北滑移的拆離構(gòu)造帶[46]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]青藏高原東南緣構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)重構(gòu)[J]. 侯強(qiáng),丁小軍,趙宏,歐明霖,張博康.  大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2019(05)
[2]中國大陸及其周邊地區(qū)應(yīng)力場(chǎng)特征[J]. 田建慧,羅艷.  地震. 2019(02)
[3]青藏高原南緣2015年尼泊爾MW7.8地震發(fā)震構(gòu)造[J]. 楊曉平,吳果,陳立春,李傳友,陳曉莉.  地球物理學(xué)報(bào). 2016(07)
[4]南北地震帶震源機(jī)制解與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征[J]. 王曉山,呂堅(jiān),謝祖軍,龍鋒,趙小艷,鄭勇.  地球物理學(xué)報(bào). 2015(11)
[5]蘆山地震序列震源機(jī)制及其構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)空間變化[J]. 羅艷,趙里,曾祥方,高原.  中國科學(xué):地球科學(xué). 2015(04)
[6]喜馬拉雅造山帶的高壓超高壓變質(zhì)作用與印度-亞洲大陸碰撞[J]. 張澤明,董昕,賀振宇,向華.  巖石學(xué)報(bào). 2013(05)
[7]中國大陸與各活動(dòng)地塊、南北地震帶實(shí)測(cè)應(yīng)力特征分析[J]. 楊樹新,姚瑞,崔效鋒,陳群策,黃祿淵.  地球物理學(xué)報(bào). 2012(12)
[8]基于多源信息集成的地應(yīng)力場(chǎng)分析研究[J]. 尹健民,李永松,陳建平,艾凱,毛寧.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2012(S2)
[9]我國大陸實(shí)測(cè)深部地應(yīng)力分布規(guī)律研究[J]. 李新平,汪斌,周桂龍.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2012(S1)
[10]中國大陸地殼應(yīng)力場(chǎng)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)區(qū)域特征研究[J]. 徐紀(jì)人,趙志新,石川有三.  地球物理學(xué)報(bào). 2008(03)

博士論文
[1]土耳其西部深部構(gòu)造及其與區(qū)域地?zé)岙惓７植嫉年P(guān)系[D]. 向世民.中國地質(zhì)大學(xué) 2017
[2]柴北緣地區(qū)中新生代構(gòu)造變形與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)模擬[D]. 張西娟.中國地質(zhì)科學(xué)院 2007
[3]初始地應(yīng)力場(chǎng)系統(tǒng)分析理論與方法研究[D]. 戚藍(lán).天津大學(xué) 2003

碩士論文
[1]烏東德水電站及鄰區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)特征綜合分析[D]. 張新輝.長江科學(xué)院 2015
[2]川西地區(qū)現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)的大地測(cè)量觀測(cè)研究[D]. 程佳.中國地震局地質(zhì)研究所 2008



本文編號(hào)：3626874