大兴安岭中南段垂直形变分析

邓董建，苏广利，徐佳垚

（1.中国地震局第一监测中心 天津 300000）

大范围的精密水准测量是监测地壳垂直运动的主要手段之一。利用两期精密水准资料可以得到地壳垂直运动的速度场，进而分析在该时期内地壳的垂直运动情况。精密水准数据由于平差基准选取、平差算法以及误差累积等原因，其应用有一定的局限性。目前GPS观测技术可以精确地提供空间三维信息，而且GPS连续站的长期结果在计算垂直方向的精度已经达到mm级[1]。利用GPS连续站数据对精密水准数据进行约束性平差[2]，为精密水准数据提供基准，并且提高其速度场精度。

1 资料整理与数据处理

大兴安岭中南段在大地构造位置上属于西伯利亚地台与华北克拉通的交接部位，为古大陆的边缘过渡带。该区处于深大断裂夹持区，属于华力西晚期褶皱带，是西伯利亚板块与塔里木-中朝地块之间的天山-兴安岭褶皱系的东南缘[3-6]。

本文研究区西起 115.5～124 °E，南起 43～48.7°N。收集该区域两期精密水准资料，第一期施测时间为1992～1995年；第二期施测时间为2015年。两期水准数据有公共测点269个，3个GPS连续站分别为NMAL、NMDW和NMWL。数据处理采用GAMIT/GLOBK，采用通用模型对数据进行改正，通过垂向坐标时间序列线性拟合得到GPS连续站的垂向运动速率（表1）。计算时采用3个GPS连续站的垂直运动速率对两期水准数据进行约束平差，得到研究区域的速度场。平差计算得到的单位权中误差为1 mm/左右，表明监测网的实测精度比较好。平差后对平差结果进行预处理，删除个别量级过大或者与相邻点差异过大的点，然后绘制地壳垂直运动速率图与速率等值线图[7]。

表1 GPS点位垂直运动速率与中误差

2 地壳垂直运动的时空特征

根据数据资料绘制研究区的垂直运动速率（图1）与速率等值线（图2）。

图1 大兴安岭中南段垂直运动速率图

分析表明，大兴安岭中南段的垂直形变场有如下特征：

根据速度场数据（图1）可以明显看出，研究区域的垂直形变特征基本与近代构造运动特征相一致，山地地区基本稳定，以隆升为主，大趋势上表现出继承性运动。虽然整体呈现出隆升的特征，但是隆升速率存在一定的差异性。最大隆升速率为3.87 mm/a；最小隆升速率为0.24 mm/a。该区域的隆升速率从西南地区至东北地区逐渐递增，呈线性变化。在洮儿河断裂与雅鲁河断裂之间的区域，垂直运动速率相对较大，均值在3 mm/a左右。

由图1、2可以看出，大兴安岭中南段地区的隆升速率在嫩江断裂附近均明显大于其他区域，且最大隆升速率也在该区域。嫩江断裂走向为北东向，断裂西侧（下盘）隆升，东侧（上盘）下降，属于断阶式断裂（即表现为正断层特征）。该断层在全新世仍有活动，且属于地震活动较强的活动断裂。由于嫩江断裂的活动影响，导致处于该断裂西侧公共测点的隆升速率较大，均值在3 mm/a左右。同时相对应，该区域的垂直运动速率，也说明嫩江断裂在1992～2015年间的垂直运动特征是西侧一直处于隆升状态。

图2 大兴安岭中南段垂直运动速率等值线图

研究区域的西拉木伦断裂附近处于微弱的隆升状态。西拉木伦断裂位于西伯利亚板块和华北板块间的兴蒙造山带内该断裂除受到南北挤压外，兼具右行走滑特点。该区域的垂直运动速率表明，西拉木伦断裂北侧区域垂向运动较弱，垂直运动速率在1～2 mm/a。

3 结 语

本文利用精密水准和GPS连续站资料，采用约束平差的方法，获取大兴安岭中南段地区的垂直运动速度场。分析表明，该区域表现出继承性运动，呈整体隆升状态。研究区的北部和东北部隆升速率大于西南地区，表现出隆升速率的差异性。嫩江断裂西侧的隆升速率较大；西拉木伦断裂的北侧隆升速率较小。总体来看，大兴安岭中南段地区的垂直形变特征基本与近代构造运动特征相一致，山地地区基本稳定，以隆升为主。