中国周边板块的相互作用及其对中国应力场的影响——(Ⅱ)印度板块的影响

本文利用地震资料并结合地质资料,讨论了印度板块与欧亚板块在中国周边的相互作用及其对中国应力场的影响,指出两板块在喜马拉雅山前断裂地区碰撞,碰撞边界向西延续到35°N,74°E附近,其主要挤压方向为NNE,并形成SE方向的物质流动.帕米尔地区有强烈的构造运动,并存在俯冲带形态的构造.在26.5°N,97°E附近,板块边界的走向发生突变,并形成东倾的缅甸山弧俯冲带,但印度板块挤压造成的主压应力方向为NNE向.在安达曼—尼科巴—苏门答腊—爪哇岛弧,印度板块俯冲于欧亚板块之下,在中国南海一带形成NNW向或近Ns向的主压应力.     

帕米尔-兴都库什地区的板块俯冲特征

本文利用美国国家地震信息中心（NEIC）提供的1973～2006年地震目录,哈佛大学提供的1978-2005年地震机制解资料,研究了帕米尔-兴都库什地区印度板块与欧亚板块的碰撞形态,分析了印度板块向北俯冲对地震活动及其区域应力场的影响。地震震源三维图象显示：欧亚板块与印度板块在帕米尔＂结＂附近碰撞强烈,地震活动明显增强,震源剖面显示＂V＂字型分布形态;在帕米尔＂结＂东侧,随着印度板块俯冲动力减弱,地震活动也明显减弱,印度板块向北俯冲的剖面形态逐渐消失,欧亚板块向东南俯冲的剖面形态越加清晰;印度板块向北俯冲具有由浅向深、由南向北反复迁移的特征,可能反映印度板块向北俯冲→断离、再俯冲→再断离的过程。由于印度板块与欧亚板块间的强烈碰撞挤压作用,帕米尔-兴都库什地区处于以近南北向的挤压构造应力状态,逆断层数量约占70%,正断层数量约占11%,走滑断层数量约占19%。P轴优势方位显示帕米尔-兴都库什地区主压应力近南北向,倾角近水平,呈现由南向北倾斜;T轴倾角较大,近垂直,整体接近俯冲带的倾向。帕米尔-兴都库什地区应力场特征表明,印度板块向北的主动推挤,是形成这一区域应力场的主动力,向南倾的欧亚板块处于一种被动的被挤压状态。     

南海、中印半岛及其邻近地区的地震活动及应力状态

研究了南海、中印半岛及邻区的地震分布,地震主要集中在板块的边界。此外,一些浅震主要集中在缅甸西部和中缅边界。研究了Benioff带的形态。在爪哇海沟、菲律宾海沟,两板块耦合得不好;在缅甸山弧、安达曼-尼科巴岛弧下,俯冲的印度板块向NNE运动。由震源机制解及断层运动推断,主压应力方向在缅泰西部为NNE,在南海为NNW或S-N,与板块相互作用密切相关。      

菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用及其对东亚构造运动的影响

根据菲律宾海的演化,指出菲律宾海板块的特点:以俯冲边界为主,易于产生形变.将理论结果与地球物理、地质以及GPS测量结果进行比较,发现菲律宾海板块内部及边界有明显形变.讨论了菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用,指出其相互作用有明显的分段性.在南海海槽一带有较强的挤压,在琉球海沟一带由于两板块耦合较弱及冲绳海槽的开裂,没有形成对东亚大陆的挤压;台湾附近两板块碰撞,对中国东南形成较强的挤压;在菲律宾群岛一带形成两板块间的复杂变形带,使两板块间的作用减弱.     

帕米尔兴都库什地区板块俯冲及其应力状态

利用美国国家地震信息中心(NEIC)提供的1973;2006年地震目录、哈佛大学提供的1978;2005年地震机制解资料,精细地研究了帕米尔;兴都库什地区印度板块与欧亚板块的碰撞形态,分析了地震震源机制特征。研究结果认为:欧亚板块以约50;的倾角向南俯冲,地震最大深度为364km;印度板块以层间插入的方式与欧亚板块碰撞,在帕米尔;结附近碰撞强烈,地震活动明显增强,震源剖面显示字型分布形态;在帕米尔;结;两侧,随着印度板块俯冲动力减弱,地震活动也明显减弱,地震震源剖面显示,印度板块向北俯冲的剖面形态逐渐消失,欧亚板块向SE俯冲的剖面形态越加清晰,从地震震源剖面分布形态分析,印度板块没有穿过欧亚板块,印度板块向北的反复、多期的叠瓦式地震分布形态,可能反映印度板块向北俯冲;断离、再俯冲;再断离的过程。由于印度板块与欧亚板块间的强烈碰撞挤压作用,帕米尔;兴都库什地区处于以近SN向的挤压构造应力状态,逆断层数量约占70%,正断层数量约占11%,走滑断层数量约占19%。P轴优势方位显示帕米尔;兴都库什地区主压应力近SN向,倾角近水平,呈现由南向北倾斜;T轴倾角近垂直,整体接近俯冲带的倾向。帕米尔;兴都库什地区应力     

欧亚东边缘的双向板块汇聚及其对大陆的影响

自3 Ma至现今,在欧亚东缘太平洋、菲律宾海板块以较大速率朝NWW方向运动,并沿海沟向欧亚大陆俯冲;同时欧亚板块以较小速率朝SEE方向移动,构成双方向的板块汇聚格局.沿日本岛弧东侧,海洋板片以较小的倾角插入欧亚大陆下面,在浅部产生的挤压变形扩展到日本海东边缘.琉球岛弧的中、北部,菲律宾海俯冲板片的倾角较大,其西南段由NE向转变为EW向,正经历活动的海沟后退与弧后扩张.台湾是3种板块汇聚的交点:欧亚沿马尼拉海沟向东俯冲,吕宋弧与台湾碰撞,使台湾岛陆壳东西向缩短与隆升,形成年轻的造山带,菲律宾海板块沿琉球海沟的西南段向北俯冲到欧亚下面.位于南海与菲律宾海之间的菲律宾群岛是宽的变形过渡带,两侧被欧亚向东、菲律宾海向西俯冲夹击,中间是大型左旋走滑断层.总体上,现今时期的太平洋、菲律宾海板块的西向俯冲运动所产生的变形主要分布在俯冲板片内部及岛弧,未扩散到弧后地区,可能这种俯冲运动产生的水平应力较小,不能阻挡欧亚大陆的向东移动,对大陆内部的现今构造没有明显的影响.     

西太平洋板块俯冲运动与中国东北深震带

中国东北地区有一条震源深度达600公里的深震带,从震源剖面投影可以明显地看出,它是西太平洋板块俯冲的结果,俯冲的角度约为26°。 根据板块学说,建立了一个板块俯冲模型,主要考虑地幔物质和岩石层板块的热传导,计算了板块俯冲到一定深度时的温度分布。结果表明,西太平洋板块俯冲到中国东北地区深度达600公里时,其中心温度约为1200℃,仍比周围地幔物质的温度低得多,因而能产生弹性断裂,发生地震。 震源机制的结果表明,中国东北地区深震的主压应力轴方位为93°-113°,正好迎着板块俯冲的方向,仰角为27°-28°,与板块俯冲的角度大体一致。以上结果说明中国东北深震是西太平洋板块俯冲到中国东北大陆之下造成的。     

西藏高原札木、当雄地区的平均应力场

根据西藏札木和当雄地区区域地震观测资料,用平滑小震初动的方法得到了这两个地区的平均应力场,结果是: 1.当雄地区及札木的A区主压应力方向大体上为南北向,仰角较小,分别为23°和14°,说明两板块之间以水平挤压为主。 2.在札木的B区,主压应力方向为东西向,仰角为51°,说明和俯冲的情况相对应。 这一结果与印度板块和欧亚板块互相挤压碰撞的模式基本上一致,说明了此地区无论大震小震郁受板块构造力的控制。     

缅甸弧及其周围地区的震源机制和现代应力场

缅甸弧是喜马拉雅碰撞带和印度尼西亚弧的转换地带。缅甸弧及其周围地区震源机制的详细分析表明, 该区存在影响现代应力场的两种因素:其一是印度板块的整体运动, 主要产生SSW-NNE向的压缩应力；另一个是欧亚板块在印度地盾边缘的仰冲, 主要形成NEE-SWW向的压缩应力以及与主构造线近于垂直的张应力。从西藏高原深部向缅甸地区的物质运移促成了这种仰冲。因此, 上述两种效应有共同的力源, 即印度板块的NNE向运动。      

缅甸弧地区地震的空间分布和震源机制特征

缅甸弧作为印度板块的东边界,印度板块在此俯冲到缅甸板块之下.缅甸弧代表了主喜马拉雅碰撞带与安达曼弧的转换地带,是特提斯构造体系正向碰撞和侧向走滑的转换部位.同时缅甸弧地震带是喜马拉雅地震带上地震最活跃的地区之一,也是中源地震集巾的地区之一.中国川滇及西藏东部的地震活动可能与缅甸北部的地震带有密切的联系,这里显然受到了印度板块和欧亚板块相互作用的影响.     

Seismicity and stress state in the South China Sea, Indochina and their vicinity

The distribution of earthquakes from 1973 to 1982 in the South China Sea, Indochina and their vicinity was studied using the data from I. S. C. It was found that the earthquakes are mainly concentrated along the boundaries of plates. Beside, some of shallow eartqhuakes are distributed in west part of Burma and the boundary between Burma and China, a few of earthquakes occurred in South China Sea. The features of Benioff zone along the boundaries between India plate, Philippine Sea plate and Eurasia plate were studied. The plate do not coupled well under the Java trench and the Philippine trench. The subducted India plate under Burmese range, Andaman—Nicobar arc moves NNE. The fault plane solutions of earthquakes were studied using the first motions of P wave. The stress state on subduction zones and within the area were deduced from the fault plane solutions and the fault movement. It was found that the direction of principal compression axis of stress is in the NNE in west part of Burma, in S—N in south and middle part of Bruma and Thailand, and in NNE or S—N in the South China Sea. It was also found that the stress state has close relation with the interaction of plates. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 129–137, 1991.     

缅甸山弧地区Benioff带的形态及其应力状态

研究了缅甸山弧附近的中源地震分布,发现h>70km的地震主要分布在20°N-27°N之间,形成明显的条带分布,24°N以南走向近南北,24°N以北走向逐渐接近NE;通过垂直剖面的研究,发现缅甸山弧下的Benioff带形态是变化的,在南北两端倾角较小,且较为平直,延伸深度浅,小于100km;在地震带的中间部分,Benioff带的倾角逐渐加大,且倾角随深度加深而增大,延伸深度可达180km。在一些剖面上出现双地震层,一般出现在45-100km的深度范围内,两层间的距离从10-25km不等;在同一剖面上,两层间在浅部间距大,在深部间距小。研究了沉降带上的应力状态,发现沉降带上P轴的优势方向位于NE-SW,T轴分布较分散;P、T轴随深度没有明显变化;在上地震层中,T轴明显接近于Benioff带的倾向;通过地壳内及沉降带上地震机制解的对比,发现前者的优势方向相对于后者逆时针旋转了一定角度。     

中国大陆及邻区上地幔P波各向异性结构

利用分布在中国大陆及邻近地区的213个地震台站记录到的远震P波走时数据和弱各向异性条件下P波速度扰动调和分析方法,研究了中国大陆上地幔P波各向异性结构.研究结果表明中国大陆西部上地幔变形主要受印度大陆俯冲的影响.印度大陆的P波快波方向总体为NNE方向,与绝对板块运动方向一致,这表明印度大陆上地幔流动方向与板块运动方向一致.青藏高原内部、东天山的P波快波方向与主压应力方向接近,而在青藏高原南缘、北缘及东北缘等块体边界地区P波快波方向与主压应力方向垂直.中国大陆东部上地幔变形主要受菲律宾板块和太平洋板块俯冲的影响.在扬子板块内部P波快波方向为SE方向,这与绝对板块的运动方向一致.华北地区的各向异性结构较为复杂,可能与华北克拉通裂解有关.中国大陆东北的东部平均方向为SE,而在兴安岭一侧为SSW方向,即平行于构造线方向.根据各向异性的倾角,中国大陆及邻区上地幔各向异性结构大体可分为三块:1)青藏新疆地区的各向异性倾角接近水平,推测该区形变力源主要为上地幔物质水平流动.2)南北带地区的各向异性倾角较大,特别是在青藏东缘地区的倾角约为40°,这可能是由于青藏向东挤出过程中受华南地块和鄂尔多斯地块的阻挡,在板块边界地区产生了垂直变形.3)中国东部地区各向异性结构较为复杂,在中国大陆东北部各向异性倾角接近水平,这可能是该区上地幔变形主要受太平洋板块俯冲的影响,而在太行山、大别-苏鲁地区各向异性倾角较大,这表明该区上地幔以垂直变形为主.     

中国大陆西部及周边地区地震活动特征的研究

探讨了中国周缘板块的联合作用对中国大陆地震的控制和影响，进一步研究了中国大陆西部及周边地区的地震活动特征。结果发现，该区域的地震活动除了有高潮和低潮的轮回特征外，还有相互消长的关系，并且地震相互消长有一个特定的比例。这一特点，对于中国大陆强震活动主体区的预测，尤其是对地震高潮期的结束时间提供了一个判据。     

日本海及中国东北地震的深度分布及其应力状态

本文分析了日本海及中国东北的地震深度分布。证实了日本本州北部至中国东北的贝尼奥夫带(Benioff)基本是连续的,该带的倾向约为北85°西,倾角约为29°,深度在150公里以下贝尼奥夫带厚度约为20公里。研究了日本本州北部至中国东北的震级M_b≥5.0地震的震源机制解,发现中国东北地壳应力场与日本海地壳的应力场方向一致,来源于太平洋板块的挤压。在俯冲带上,深度在100公里到200公里之间的情况较为复杂,大多数地震显示的主压应力方向与贝尼奥夫带的倾向、倾角一致,有的T轴取向与贝尼奥夫带的倾向、倾角一致,有的特征方向与贝尼奥夫带倾向、倾角均不一致。深度在200公里至500公里之间,主压应力方向近于水平,并与贝尼奥夫带走向垂直,张应力轴相对集中。深度大于500公里时,主压应力方向与贝尼奥夫带的倾向、倾角一致,张应力轴相对集中     

华北地壳应力场的基本特征

地壳应力场的研究是地震学中的一个基本课题。本文根据对四个方面资料的分析得到了华北地区（φ30°-41°N,λ105°-124°E）地壳应力场的基本特征。这些资料是:1.地震机制,包括1937年至1979年地震的断层面解和最近十多年中的小地震综合断层面解;2.地震时的地面裂缝;3.公元143年至1976年41次M≥6地震的等震线的长轴方位;4.某些大地震地区的大地测量结果。这是一个一致性相当好的应力场,其最大压应力轴为北东东向,最小压应力轴为北北西向,并且都近于水平向。 从一些大地震的观测事实来看,具有这种一致性应力场的范围要比华北地区大,在远离华北的地方,仍表现出同华北以内相似的地壳应力场。这个事实表明,上述地壳应力场的来源,不限于华北地壳内部,而同更大规模的构造运动有关。欧亚板块、印度洋板块同太平洋板块三者之间的相互作用,以及华北所处远离板块边缘的特殊位置,可能是造成该应力场特征的主要原因。     

琉球岛弧地区的地震分布、Benioff带形态及应力状态h

利用ISC及中国台网的资料,研究了琉球岛弧及冲绳海槽的地震分布及震源机制解,讨论了Benioff带的形态及应力状态.mb4.0的地震主要分布于琉球海沟西侧的弧形带,并形成明显的Benioff带.吐噶喇海峡以北俯冲带弯曲明显,深部倾角大,约92,70km以下张应力轴沿俯冲方向;吐噶喇海峡以南,俯冲带较平直,深部倾角较小,约55,压应力轴基本沿俯冲方向。冲绳海槽内处于NNW向近水平的拉伸,华北应力场与之类似,没有受到菲律宾海块挤压作用的影响.      

GPS监测的中国及其周边现时地壳形变

利用多个全国性的GPS监测网、中国地壳运动主要活动带的区域性GPS监测网以及亚太地区大地测量计划(APRGP)的GPS监测网自1991年以来近10年的GPS资料,通过旋转变换将不同方法得出的各个子网的速度解进行统一,给出一个自恰的、完整的ITR一7框架下的速度场综合解.为了研究中国现时地壳运动在欧亚板块内形变的特征,基于一个现时板块运动模型ITRF97VEL,给出了3类网共260多个站的形变速度场.结果表明中国地壳运动有明显的不均匀性,以南北地震带为界,西强东弱;中国西部受印度板块强烈的冲挤,地壳运动由南向北逐渐减慢,呈现南北向缩短,东西向伸展,有明显的块体特征;喜马拉雅和天山西部分别提供了约15mm/a和9-13mm/a的汇聚速率;拉萨块体有(20.2±1.2)mm/a的伸长;喀喇昆仑一嘉黎断裂的右旋走滑速率和阿尔金断裂的左旋走滑速率分别为2-3mm/a和4-6mm/a,穿过龙门山断裂带的缩短速率小于7mm/a,这些都支持地壳增厚学说;沿阿尔金断裂带到喜马拉雅存在一个NNE弥散带,它是形变速度有东和西分量的分界线,是一个有特殊意义的动力学带.中国东部以走滑为主,东北块体是中国最稳定的地区,华北块体具有较大走滑性,是东部较易变形区.