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中国大地原点会动吗

已有 4520 次阅读 2020-10-22 17:27 |系统分类:科研笔记


这两天看到一些博文,关于中国的大地原点:”为什么中国的大地原点确定在陕西?多年的保密,它有些寂寞”,于是查了查。感觉,差不多,但还是有瑕玭。在此从构造运动角度,提一些想法。

大地原点的选取,在外观上看,在西安是最合适,因为这里是我国的几何中心。具体地点是陕西咸阳市泾阳县永乐镇石际寺村,离西安市内很近,在市中心正北30km处,包茂高原与原点大道交点处。

这一原点对当初来说是很完美,现在也行。不过适当较较真还是有必要。从测量学角度,应当选取地壳相对稳定的地区设立坐标原点。但实际上,这里隶属于渭河盆地,南有高高的秦岭,海拔在1500-2500m、北有鄂尔多斯高原,海拔1000-2000, 多条河流带着剥蚀过来的泥砂沉积在渭河盆地,从新生代以来持续进行着,导致该盆地长期均匀沉降,而其南秦岭、北高原的剥蚀变轻,地壳均衡抬升。据胡亚轩(2018)采用GPS信息,得出,西安凹陷每年最大沉降4.6mm,水平方向向正东偏南方向动速度达到4.3-11.6mm/a,这是很显著的。即每100年,垂向沉降可达0.46米,水平运动可达1.16米。该信息来自于“天”,即GPS测量结果,如下图所示。


图1 渭河盆地GPS垂直运动速度


图2 渭河盆地GPS水平运动速度

崔笃信(2019, 陕西中南部现今地壳垂直形变研究)的研究也支持此结论,认为西安凹陷地壳表现为下沉漏斗, 其中心下沉速率达4.0mm/a;在北部富平一带最大达到5mm/a,这一带为来自于鄂尔多斯地区的河流汇入区,如下图所示。

图3 渭南盆地DEM高程

图4 渭南盆地立体图

同样,根据渭河盆地的沉积历史,也能支撑这一现象。从已沉积的地层中,张梦婷(2018)计算了新生代沉积速率,最大可达到1.8km/Ma,这个信息来自于“地”,即盆地的沉积沉降历史。

因此,这一运动特征并非弧证,有天有地,且还有很多论文支撑。

其实,比这还夸张的沉降有很多,如杜瑞芝分析了渤海湾现代沉积速率和沉积过程(1990)认为,海河口沉积沉降速率达到15-22mm/a;陈永胜也做了类似分析,认为中全新世平均沉积速度达到6-9.3mm/a。这个速度是阶段性的。


    这种堆积能引起地面沉降?的确是,其堆积或沉积是持久的,下面列举几个比剥蚀、沉积作用小且得到学术界广泛承认,地表过程影响地壳活动性的例子并刊发在被认为有名的期刊,如NatureScience上。这些过程负荷量很小,有的是周期性的。

       1)地下水。地下水的流失也代表了大量的质量减少和岩石圈的大规模释放,对地壳形变和地震活动有着重大的影响 (Amos. 2014), 可引起岩石圈每年1-3mm的隆升(Amos,2014,在Nature上)。Borsa(2014)认为美国西部2013年以来的干旱使地下水平均亏损10cm,导致了5mm的抬升(Borsa,2014,在science上)

       2)冰川和海山。在南极半岛北部和阿蒙森海沿岸派恩艾兰湾地区存在现今冰雪负荷变化引起的显著地壳弹性抬升(Li, 2020,在Science China Earth Sciences上)。Clarke(2018)承认海山折弯的深沟的增生是一种将海山沉积物转移到上板块的重大机制(Clarke,2018,在Geology上)。

       3)潮汐对GPS测量站。测站位移的海潮效应可以看作是一种负荷影响, 该影响对测站位移在某些台站可达几厘米,因此在空间大地测量技术中必须加以改正(张捍卫, 2003)

       4)水库负荷。何婵军(2013)研究得出,水库负荷的影响范围为距库岸20km宽,影响深度为17 km(何婵军,2013)。蓄水可以导致6级以上的地震,震源深度为5-20km

  

若这个原点真的在动,则需要设计一个更加可靠的,但不一定在陕西省。能否推荐一个地方?好象可以,如下图,为我国中部垂直运动和水平运动大小图(王伟,2012),从图中可以看出,武威东北的民勤最合适,这里的地壳运动幅度均较小。

图5 我国中部地区地壳垂直运动矢量图

图6 我国中部地区地壳水平运动矢量图


图7 推荐的原点位置

 

参考文献:

渭河盆地现今三维地壳运动及断裂活动性研究,胡亚轩

陕西中南部现今地壳垂直形变研究,崔笃信

 




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