断裂带形变的分形模型及其应用

用两个相连的“三联点”模拟一条断裂带，在自相似规则下，构造了裂带内各级断层的分布。引入分形维数，建立了断裂带内各级断层的相对运动速度与断理解带外围相对运动速度之间的关系。用圣安德裂斯断裂带的运动数据初步验了模型给出了断理解带内主断层相对运动速度与板块相对运动速度之间的关系的正确性。     

根据GPS大地测量资料计算的板块运动和地壳形变

我们使用了全球定位系统（GPS）4年的大地测量资料计算了：（1）6个主要板块之间的运动；（2）板块边界带上10个点的相对板块运动。大地测量速率与刚性板块之间的统一性的标准误差，对水平速率（一维）约为2mm/a，我们根据GPS估算结果描述成对板块之间运动的15个角速度中的每一个角度，与全球板块运动模型NUVEL－1A中的响应角速度无明显的不同，而后者是取过去3Ma的运动均值。观测到太平洋板块相对于欧亚板块和北美板块的运动比采用NUVEL－1A预测的要快得多，支持了甚长基线干涉测量（VLBI）得到的太平洋板块运动在过去的若干Ma中加快的结论。欧亚－北美的转极处于NUVEL－1A的北端，与这样的一种假设是一致的，即：极点最近向北穿过东北亚朝勒拿（Lena)河三角洲（俄）附近迁移，位于卡斯凯迪亚消减带的主要冲断层上的维多利亚，以消减板块速度的30％作相对于主要板块内部运动，支持了冲断层在大陆架和陆坡下面被锁住的观点。     

走滑断层对洋中脊热结构与流动场的影响规律及对太平洋南部边界RRF型三联点的解释

选取太平洋板块南部边界的板块相对运动速度不同的两个洋脊－洋脊－转换断层（RRF）型三联点,即麦夸里（Macquarie）三联点和南太平洋三联点,为研究对象,通过数值模拟的方法,研究该类型三联点走滑断层边界两侧的板块相对运动速度对三联点附近地区地幔流动场和温度结构的影响。模拟结果表明:太平洋南部边界RRF三联点走滑断层边界两侧的板块相对运动速度控制着三联点附近的温度分布和地幔流动;随着走滑断层边界两侧板块相对运动速度的增加,转换断层相对滑动速度增加,温度上升,距洋脊边界100 km范围内的地幔流体速度变大;麦夸里三联点和南太平洋三联点处3个板块的相对运动,使得三联点的转换断层边界浅部产生剪应力集中,导致震源深度集中在15—25 km;同时相对运动产生的地幔流动引起温度结构变化,该变化控制着地形变化。      

更符合板块构造之谜的解释

加州境内被称为圣安德烈斯断层的北美板块与太平洋板块之间的边界是世界上研究最多的板块边界之一。这两个板块沿此边界的运动究竟有多快,15年来一直未取得一致意见。但是,最近对海底资料的重新分析大大减少并可能消除现在几百万年的板块运动测量(直接的地面测量)与过去几百万年期间的板块运动测量(较间接的海上测量)之间的差异。它也减少了平行于圣安德烈斯断层的近海断层在破坏性地震中将破裂的可能性。问题在于相对的板块在圣安德烈斯断层上     

西太平洋地区连续GPS整体网络最初结果

为了研究西太平洋地区的构造形变特征,在此建立了一个连续的GPS跟踪网络,并命名为西太平洋整体GPS网络(WING)。1995年至1997年3月该网共建有10个新站点。我们利用该网1995年7月到1996年10月的观测资料和国际GPS地球动力学服务(IGS)全球站的数据来估算各站点的日坐标,并采用自由基准方法以获取最优基线解。为了将估算的坐标归算到地球参考框架上,我们根据Heki(1996)的估算结果,假设筑波IGS站点正相对稳定的欧亚板块以约2cm/a的速度向西运动。我们发现:(1)海洋板块内各站点的运动速度与刚性板块运动模型吻合得很好;(2)板块边界附近站点的运动受到板块边界形变的影响。在这些板块边界中,马里亚纳和冲绳海沟的弧后隆起(扩张)清晰可辨;(3)位于东亚地区的各站点正相对稳定的欧亚板块向东到东南方向运动,反映了印度板块和亚洲板块北向碰撞的长距离效应。     

沿日本海东缘的早期俯冲和仰冲

自从上新世以后的某个时间起,日本海的东缘就处于会聚的地质构造状态。缝合线位于日本Yamato海盆与Tohoku(东北)弧之间的海—陆边界上。沿着这条缝合线,可以观测到洋壳和壳下层的早期俯冲和仰冲,沿此缝合线有许多N-S走向的、以断层为边界的海岭和海槽。沿该带发生的几个M=6.9—7.7的压缩型地震的震源机制解与几个地质逆断层的观测结果一致。日本海地区的会聚应力,可能是由于印度-欧亚碰撞及其有关的东亚地区板块内或微板块之间的运动形成的。阿穆尔板块向东运动,引起沿该板块西缘的贝加尔扩张,以及沿其东缘的日本海会聚。     

全球主要俯冲带处板块运动与地震各向异性及应力场的相关性讨论*

在全球板块的很多地方,包括俯冲带、大洋中脊、甚至大陆板块的内部等,地震各向异性都与板块绝对运动的图像存在一定的相关性,或者与板内应力场的优势取向一致。本文统计分析了全球9个包含主要俯冲带的板块边界内板块运动与地震各向异性及应力场的相关性,结果表明,板块的绝对或相对运动控制着板块边界的地震各向异性和应力场特征,尤其是板块的相对运动,在板块边界带处的影响十分明显;从计算结果可以看出,板块的相对运动方向与地震各向异性及应力场的相关性要好于板块绝对运动。在包含俯冲带的板块边界处,由于俯冲机理的复杂性和控制因素的多样性,使得俯冲带处两者的相关性较为复杂,不同深度来源的各向异性表现出不同特征,且应力状态受多种因素的控制,对于该区域两者的相关性则需进一步深入研究。     

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。      

2011年日本东北地区近海大地震板块边界滑动带的地质构造和物质组成

俯冲带大地震的机理受到板块边界断层的摩擦性质、地质构造和物质组成的影响。通过利用综合海洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)343和343T勘探结果,我们观测到2011年日本东北地区近海地震和海啸的较浅断层的地质构造和物质组成。随钻测井和岩心采样观测结果表明,在该钻探点,单个的主要板块边界断层与日本东北地区近海地震破裂的大型滑动相吻合,且与附近几乎所有累积的板内运动相一致。深海粘土有限厚度(小于5m)的局部形变被认为是浅层地震断层的特征,表明深海粘土可能在区域尺度上控制着海啸地震。     

菲律宾海板块运动欧拉参数的确定及其推论

利用 ＮＵＶＥＬ－１全球板块模型的 １１２２个数据、菲律宾海板块（ＰＨ）的地震滑动 矢量以及由ＧＰＳ测得的的运动速率，根据全球板块模型反演了包括菲律宾海板块在内 的１２个板块相对于太平洋板块（ＰＡ）的欧拉矢量．推得了菲律宾海板块相对周围其他板 块的运动矢量．这一结果与观测值相当符合，并能满足开罗林板块（ＣＲ）附近的ＣＲ－ＰＨ， ＰＡ－ＣＲ边界上的地质及其他地球物理约束．最后利用板块运动参数讨论了菲律宾海板 块的形变．     

全球主要俯冲带处板块运动与地震各向异性及应力场的相关性讨论

在全球板块的很多地方,包括俯冲带、大洋中脊、甚至大陆板块的内部等,地震各向异性都与板块绝对运动图像存在一定的相关性,或者与板内应力场的优势取向一致。本文统计分析了全球9个包含主要俯冲带的板块边界内板块运动与地震各向异性及应力场的相关性,结果表明,板块的绝对或相对运动控制着板块边界的地震各向异性和应力场特征,尤其是板块的相对运动,在板块边界带处的影响十分明显;从计算结果还可以看出,板块的相对运动方向与地震各向异性及应力场的相关性要好于板块绝对运动。在包含俯冲带的板块边界处,由于俯冲机理的复杂性和控制因素的多样性,使得俯冲带处两者的相关性较为复杂,不同深度来源的各向异性表现出不同特征,且应力状态受多种因素的控制。     

青藏高原现代地壳运动与活动断裂带关系的模拟实验

本文以GPS观测、大地热流测量、较高精度地形数据、全球板块相对运动的REVEL模型为基础，建立了以青藏高原现代构造活动为主要研究对象的东亚地区构造形变场有限元模型.数值模拟结果显示，青藏高原内部和周边地区走滑断裂带的活动对东亚地区地壳运动速率和方向有较大的影响，特别是对青藏高原物质向东南方向运动有显著影响；不同构造块体岩石圈强度的差异直接影响了川滇菱形地块边界断层错动性质.在考虑青藏高原地形附加重力作用和周边板块汇聚作用对现今大型断裂带运动特征控制作用的同时，岩石圈之下的橄榄岩软流圈至转换带物质对流对岩石圈的拖曳力也是必须考虑的底部边界条件.     

Amurian板块旋转模型及其沿郯庐断裂带二级划分

阿穆尔(Amurian)板块在东北亚地区的地壳运动和地震活动研究中起着特别重要的作用,特别是可以解释郯庐断裂带在板块构造中的作用性问题。然而,由于研究数据不足,南部边界的划分仍有争议,因此,郯庐断裂带将是进一步准确界定阿穆尔板块的关键所在。通过分析贝加尔裂谷拉伸带和斯塔诺沃依山脉挤压带的震源机制解和应力矢量方向,结合中国东北地区的GPS数据计算结果,建立了中心位于E118.4°±2.4°,N57.5°±1.2°附近的主体Amurian板块的旋转模型。利用卡方统计检验的数理方法计算了朝鲜半岛与Amurian主体板块和中国华南地块的相关性,发现朝鲜半岛既不属于Amurian板块,也不属于中国华南地块,而是一个相对独立的刚性地块,能量释放量级也说明了同样的问题。结论表明:郯庐断裂带应是Amurian板块的南边界,至少是Amurian板块二级划分的边界带。     

中国大陆板内地震发生的地质构造背景及构造类型的划分

本文首先着重讨论了中国大陆板内地震具有分带性和分区性的地质背景。在此基础上,考虑到板块边界运动的影响程度,提出中国板内地震的构造类型,可分为七种:(1)大陆板块碰撞影响型;(2)板块俯冲带牵动型;(3)板块边界走滑断层影响型;(4)断块区边界巨型断裂带型;(5)断块区内部的山脉和盆地交界型;(6)新生代地堑-裂谷型;(7)断块区内部岩石圈或地壳断裂型     

GPS展示的中国大陆主要相对变形特征及强震活动研究

根据GPS观测结果,对全球板块运动特征进行了描述,并分析了其对中国大陆构造及深大断裂形成所产生的影响,指出以南北带为界,西部多以北西向和近东西向断裂为主,东部以南北向和北东向断裂为主,形成这一格局主要是印度板块和北美板块相对欧亚大陆板块长期运动的结果.继而通过张、压、剪切等不同的变形特征讨论了板块运动、断层构造与强震孕育发生之间的关系,结合华北1999-2009年期间多期GPS给出的区域无旋转基准下的水平形变场,从孕震机理上分析了强震孕育的可能性,并分析了5.12汶川地震和3.11日本地震可能对华北产生的影响,认为对华北应该进一步加强研究,对山西断陷带中南部应该给予特别关注.     

首都圈现今断层活动方式的数值模拟

利用三维有限元模型对首都圈断层水平运动方式和地壳应力场进行了模拟研究,认为该地区主要受张家口—渤海构造带左旋剪切的控制,且不同走向活动断层以左旋走滑为主.在此基础上,考虑可能发生的边界作用方式的改变,计算了相应断层活动方式变化.结果表明,如果华北平原相对于燕山块体东向运动增强会造成不同走向断层左旋运动加速;如果背景东西向挤压应力场增强会造成NW向断层左旋加速和一些NE向断层不同程度右旋滑动.     

斜俯冲板块边界变形分配的力学分析

本文研究斜俯冲板块边界由俯冲的逆掩断层和平行于火山弧的走滑断层所切割出的岩石层窄条的宏观力学状态．分析计算表明，当断层强度小而构造压应力大时，海沟处板块俯冲形成的逆掩断层地震滑动方向与斜收敛板块运动方向将不一致，震源机制反映的主压应力和断层错动方向变得近乎垂直于海沟；板块间的强耦合和大陆板块边缘软弱带的存在为窄条滑动提供了有利条件．给定俯冲倾角和震源机制滑动角的观测值，可以计算逆掩和走滑断层上的有效摩擦系数．计算结果表明，两种断层上的有效摩擦系数一般都不大于０．２，反映或存在着高孔隙水压，或存在断层泥之类弱物质，或两者兼而有之．     

墨西哥的地震观测

墨西哥的地震活动性主要与该地区的现代地质构造有关。地震最为活跃的地区是： 墨西哥南部从地表到地下２５０ ｋｍ 深处, 在这里, 里韦拉板块向北美板块下俯冲, 科科斯板块向北美板块和加勒比板块下俯冲。与该消减带有关的海底构造是墨西哥太平洋沿岸近海的中美洲海沟。太平洋－北美板块边界是引起墨西哥地震活动的另一个主要原因。沿该边界观测到扩张和走滑特征。在墨西哥西北部的下加利福尼亚, 右旋位移导致了活动走滑断层的形成, 这些断层组成了加利福尼亚圣安德烈斯断层系的向南延伸部分。加利福尼亚湾的地震活动发生在由短距离扩张中心所抵消的转换断层上。再往南, 太平洋板块和里韦拉板块被太平洋里韦拉海丘和一条转换断层所隔开。地球物理研究所的地震研究工作由地震与火山研究室和国家地震局承担。国家地震局的任务包括：管理固定的标准、宽频带台网; 维护便携式宽频带地震仪; 为政府、公众和个人测定地震的位置和震级; 出版《地震通报》; 承担与国际地震中心联络的任务。地震与火山研究室对墨西哥的地震活动性、地质构造和震源等领域进行研究。其他方面的研究包括火山地震学、海洋地球物理学和地球深部构造。该研究室还负责向联邦政府报告有关地震和火山危险性的问题。     

中国及邻区现代地块运动的数值模拟

本文利用板块几何学的方法研究中国及邻区地块间的相对运动,用数值方法计算了地块运动的角速度及边界断层的滑动速率。计算结果与活断层数据相当吻合,本文还利用地块运动速度讨论了我国现代构造活动     

Science:薄且软弱断层带的危险

<正>海洋钻孔数据表明,2011年日本东北地震巨大的切开海沟的破裂是沿着一条薄且软弱的断裂带发生的。在2011年3月11日的日本东北地震中,为什么日本海沟板块边界断层滑动了数十米进而引发了毁灭性的海啸?在断层的浅部位置发生巨大错动是属于俯冲带的一般过程,还是反映了该场地特有的地质情况?利