地方地壳形变及分布特征
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1大同盆地现今地壳应变特征参数及其分布特征
由于大同盆地内GPS站构成的三角形形状因子整体性较好［3］，据此，本文采用三角形图形单元法建立区域应变分析模型，求解区域地壳应变特征参数。
1．1应变参数求解模型的建立
设监测点间相对形变量与地壳应变张量的线性关系式为U=AT(1)其中U是相对形变量向量，T为应变张量，A为转换系数矩阵。据此，建立的大同盆地图形单元应变模型如图3所示。需要说明的是，在构建大同盆地三角形图形单元模型时，并没有将A013、SX04点纳入，这是因为上述两个点与MPSH、GC06、SX02点组成的三角形图形单元均位于大同盆地内构造活动很弱的区域，而分析这些图形单元应变对于研究区域构造应变场意义不大，此外，这些三角形图形单元与其他三角形单元尺度差异较大［5］。
1．2应变参数显著性检验
17个三角形图形单元的位置不尽相同，如果图形单元位于稳定构造块体的内部，单元的运动应该表现为刚体旋转欧拉运动，而此时利用图形单元法计算获得的单元地应变参数在统计意义上应该为零，但是由于误差的影响，此时应变参数往往不等于零。
利用参数显著假设检验方法对获得的大同盆地17个图形单元应变参数进行显著性假设检验，检验结果如表1。从表1可以看出，参与检验的17个图形单元应变特征参数，在显著性水平α=0．01下有5个图形单元检验结果为接受，而这5个图形单元均位于较稳定的山区内及盆地内构造活动较弱的平原区域(XYSH-GYTA-SX01、XYSH-MPSH-SX01、DK02-MPSH-SX01、SECU-SX02-GC06、DK06-DK03-SECU)。因此，上述5个图形单元内部不存在显著的构造活动变形。而在显著性水平α=0．01下，有12个图形单元检验结果为拒绝。而这12个图形单元均位于盆地内深大断裂(地裂缝)及其附近区域，而这些区域也正是盆地内构造活动较强烈的地区。因此，上述12个图形单元内部存在显著的构造活动变形，其单元应变是由地壳构造活动变形引起的。基于显著的应变分量，获得的最大、最小主应变及最大主应变方向等应变特征参数及其分布特征如图4所示。图4显示出大同盆地显著主应变主要集中在大同盆地内部地区，且集中分布在盆地的西北部区域;盆地内显著主应变以拉张应变为主，方向为NW-SE向，表明盆地现今整体受NW-SE向拉张力源作用显著，且显著主张应变最大量值出现在盆地内地裂缝最为群发的西北部，位于大同市的西南区域内，其量值达到1．9×10－6/a;在靠近口泉断裂边缘局部区域则呈现出一定的挤压性质，主压应变率约为－1．0×10－6/a，在靠近盆地东部的山边带局部也呈现一定的挤压性质，主压应变方向为NE-SW向。
2地壳形变应变场与地裂缝发育构造成因分析
盆地西北部局部区域NW-SE向水平拉张应变明显大于盆地内其他地区，而此区域也正是大同盆地内地裂缝灾害最为典型和严重的地区，且观察此区域拉张应变方向，可发现其与地裂缝的走向呈近似垂直关系(图5)，而大同市北部区域NW-SE向主应变则以压应变为主，在此区域内地裂缝较少。由此揭示出大同市南部区域NW-SE向拉张应力是大同市南部区域地裂缝群发的构造力源。由大同盆地构造应力场背景及大陆动力学环境可知，鄂尔多斯块体逆时针旋转运动与华北块体顺时针旋转运动联合作用［8］，会在两个地块之间的断陷盆地内形成右旋剪切的NW-SE向拉张环境，而本文基于大地测量GPS反演结果也证实了这一点(图4)，同时利用更大区域(整个山西盆地)的GPS数据反演获得的大同盆地构造应变场，也呈现出以NW-SE向拉张应变为主的特征［9］。因此，在周围板块运动产生的NW-SE向拉张应力的主导及附加盆地深部动力的共同作用下［10］，会造成盆地内地壳减薄拉张变形明显、基底断裂，从而引起断裂不均匀蠕动，而深部断层的不均匀蠕动会在浅部地层中诱发形成一系列的错断面，这些错断面就形成了地裂缝的原型，附加其他因素的影响，如抽取地下水、地表水渗透、地震活动等，也会加速浅部地层中这些错断面的活动，发展至地表形成出露地表的地裂缝灾害。地裂缝实地钻孔及地质探槽资料结果更加直观地揭示出大同市地裂缝与地下隐伏断裂活动有着很强的相关性［9］，从图5也可以看出，大同市地裂缝的发育方向与位置与其区域内的水峪隐伏构造断层有近乎一致的走向(NE走向)，由此进一步表明大同市地裂缝发育及活动与深部断层活动有密切关系。
3结论与讨论
1)大同盆地现今整体处于较明显的水平拉张且内部断陷下沉的运动状态，其地壳应变特征主要以NW-SE向拉张应变为主，此结论与盆地现今地质构造发展模式相一致，与盆地以往较长期构造变形背景具有较好的继承性特点［11，12］;2)大同地裂缝实质是盆地下伏活断层在NW-SE向区域构造应力场作用下，以蠕滑形式错断地层使土层破裂而发育形成的。
作者：瞿伟 王庆良 张勤 彭建兵 张明 单位：长安大学地质工程与测绘学院 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室 中国地震局第二监测中心