中国大陆及其周边地区应力场特征

本文收集了1976—2018年发生在中国大陆及其周边地区(15°~55°N, 65°~125°E)的4303个地震震源机制解, 分析了该区震源机制解和P、 T轴空间分布特征, 并使用这些震源机制解, 反演得到了中国大陆及周边地区二维构造应力场分布。 应力场反演结果表明, 云南大部、 青藏高原大部以及华北华南大部以走滑型应力性质为主, 印度洋板块与欧亚板块的强烈碰撞控制着中国西部地区, 大量的逆断型地震集中分布在青藏高原周缘和西域活动地块的天山地区。 青藏高原内部也存在正断型地震, 且应力场方向在26°N发生了很大的变化。 位于青藏高原东构造线以南的滇缅活动块体, 最大主压应力σ₁方向在大致100°E发生突变, 由以西的NNE方向偏转到NNW方向。 中国东部的东北块体到华北块体再到华南块体, 最大主压应力方向有一个从NE向逐渐转变成EW向再变化到NW向的旋转趋势。 应力场总体结果表明, 中国东部应力场主要受到太平洋板块和菲律宾板块对欧亚大陆俯冲的作用, 中国西部主要受印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响, 块体内部相互作用、 块体与断裂带相互作用也对应力场变化产生影响。     

2008年新疆乌恰6.8级地震序列震源特征及帕米尔东北缘应力场研究

本文使用新疆区域数字地震台站记录的宽频带长周期数字波形资料,在时间域反演了2008年10月5日新疆乌恰6.8级地震的强余震及其周围先后发生的52次中等强度地震的矩张量解,结合Harvard大学在该区域的地震矩张量结果,研究了帕米尔东北缘的应力场分区特征.研究结果显示,位于印度板块向欧亚板块推挤的前缘及向北凸出的弧型构造的最北缘的卡兹克阿尔特弧形活动褶皱-逆断裂带,以逆冲推覆活动为主,并有部分走滑类型的地震,基本不存在正断层类型的地震;该弧型构造近东西走向的顶部(文中的西区)与其北西走向的东侧(文中的东区)的局部应力场最大主压应力方向不同,分别为NW、NNE方向,显示出在承受印度板块向欧亚板块俯冲作用的同时,东区也更多的受到了塔里木块体顺时针旋转作用的影响.位于帕米尔陆内俯冲和变形作用强烈、碰撞造成深源地震带东段的南区,地震以走滑错动为主, 逆断、正断层都有,显示出相对复杂的应力状态.位于帕米尔高原内部的西区和南区的应力场最大主压应力方向一致,由北向南,由最大主压应力轴接近水平,过渡为最大主张应力轴接近水平,一定程度揭示了板块俯冲的状态.结合南区和西区的地震深度差异及机制解中断层面的倾角,推测在中帕米尔的东部,由北向南的板块俯冲至150~170km深度,俯冲角度为60°左右.     

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     

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.      

2015年3月新不列颠MS7.4地震震源及邻区构造应力场特征

2015年3月30日至5月15日,巴布亚新几内亚-新不列颠地区发生了一系列地震.为研究该地区的构造应力环境及孕震背景,本文基于Global CMT目录,对新不列颠区域浅部进行构造应力场反演,拟得到高精度的应力图像.反演结果显示：（1）沿着南、北俾斯麦块体边界的区域构造应力场呈走滑体系,最大主压应力轴方位呈SWW-NEE向.（2）所罗门海的NW和NE走向的海沟处于压缩状态,所罗门海块体向新不列颠和所罗门群岛俯冲的板块弯曲部分是局部拉张.（3）受俯冲带的北向推挤,南俾斯麦板块顺时针旋转的挤压,太平洋板块向西部运动汇聚作用,新不列颠岛东北部与新爱尔兰岛南部交汇区域呈现明显非均匀应力状态.（4）此次地震序列的大多数走滑型和逆冲型地震,可能是所罗门海块体俯冲运动,和南俾斯麦块体与太平洋板块的近EW向挤压作用共同引发.     

关中盆地地壳应力场特征分析

通过收集整理关中盆地1972-2018年中小地震的震源机制解,分析其震源破裂类型与空间分布特征,反演得到关中盆地地壳应力场特征为:最大主压应力轴方位261.8°,倾角48.8°;中等主压应力轴方位74.3°,倾角40.9°;最小主压应力轴方位167.4°,倾角3.7°。同时结合活动构造,探讨关中盆地构造变形和强震发生的动力学机制。     

1982年卢龙MemＳsub6.1地震余震序列震源机制的矩张量反演

用矩张量反演的方法，通过对1982年10月19日河北卢龙MＳ6.1地震的余震序列的震源机制求解，认为卢龙盆地的主压应力轴方位角为N74deg;E，近东西向；而盆地的北边变为N43deg;E；在盆地中心有些部位主压应力轴转为北西方向，与盆地周边的主压应力轴方位几乎垂直. 这说明在卢龙地震中构造的不同部位地壳应力方位很不一致，反映出卢龙地区构造活动的复杂性. 一方面，由于卢龙位处中国大陆东部，受到来自东部的日本海盆地在太平洋板块驱动力作用下的挤压；另一方面，卢龙又夹持在燕山地块与华北板块之间，因而受块体边界的限制也是很明显的.      

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。     

琉球-马尼拉海沟的构造背景及发震能力评估

琉球-马尼拉海沟属于西太平洋板块俯冲带,2011年3月11日日本地震的震中同样位于西太平洋板块俯冲带,前者是否与"3·11"地震具有相同的构造背景和条件,是评估琉球-马尼拉海沟是否同样具备发生9级地震潜在能力的关键因素.文中对大量资料进行了分析,对琉球-马尼拉海沟的构造背景、分段特征及最大潜在发震能力进行了评估,认为琉球海沟属于海沟-岛弧-弧后盆地俯冲构造体系,岛弧与海沟处于向E后退的状态,表现为弱耦合特征,构造上可分为6个破裂段,最大潜在地震为8.5级;马尼拉海沟受古扩张洋脊形成俯冲板块中的"板片窗"影响,长度及规模远小于目前已发生9级以上地震的俯冲带,构造上可分为6个破裂段,最大潜在地震为8.8级.综合结果分析认为,琉球-马尼拉海沟无论是在构造背景还是规模上都与日本"3·11"地震的构造样式存在较大差异.     

2012 年6 月30 日新疆新源-和静MS 6. 6地震序列震源机制解

利用CAP方法反演了2012年6月30日新源-和静Ms6.6地震序列震源机制解.反演得到Ms6.6地震节面Ⅰ的参数为:走向299°,倾角68°,滑动角164°;节面Ⅱ的参数为:走向35°,倾角75°,滑动角23°;P轴方位角166°,倾角5°,T轴方位角258°,倾角26°;矩震级Mw为6.3;矩心深度为21km.此次地震序列破裂优势方向为NWW,倾角以60°～90°为主,滑动角以±180°±30°为主;P轴方位的优势取向为近NS向,T轴优势取向为近EW向.初步分析表明,主震节面Ⅰ为发震断层,是走向为NWW、近乎直立的左旋走滑断层.此次6.6级地震震源断错性质和主压应力方向以及序列P轴优势方位与震源区周围构造应力场特征基本一致.     

中国大陆地壳应力场与构造运动区域特征研究

系统研究了1918～2006年间中国大陆及其周缘发生的3115个M4.6以上中、强地震的震源机制解,得到中国大陆地壳区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计结果.探讨了大陆应力场的结构,以及周围板块运动对中国大陆应力场影响作用范围及其界线.结果表明,中国东部的华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,又受到从贝加尔湖经过大华北直至琉球海沟的广阔范围内存在的方位为170°引张应力场的控制.华北地区大地震的震源机制解反映出,该区地震发生为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果.印度洋板块向欧亚板块的碰撞挤压运动所产生的强烈的挤压应力,控制了喜马拉雅、青藏高原、乃至延伸到天山及其以北的广大地区.在青藏高原周缘地区和中国西部的大范围内,压应力P轴水平分量位于20°~40°,形成了近北东方向的挤压应力场,大量逆断层型强震集中发生在青藏高原的南、北和西部周缘地区以及天山等地区. 本文结果表明,正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区.证明了青藏高原周缘区域发生南北向强烈挤压短缩的同时,中部高海拔地区存在着明显的近东西向的扩张运动.根据本文最新结果,得到了华北、华南块体之间地壳区域应力场的控制边界线,发现该分界线与大地构造、岩石圈板块构造图等有较大差异,特别是在大别及其以东地区, 该分界线向东南偏转,在沿海的温州附近转向东,最终穿过东海直至琉球海沟.台湾纵谷断层是菲律宾海板块与欧亚板块之间碰撞挤压边界,来自北西西向运动的菲律宾海板块构造应力控制了从台湾纵谷、华南块体,直到中国南北地震带南段东部地域的应力场. 地震震源机制结果还表明,南北地震带南段西侧其P轴大约为NNE方向,与青藏高原的P轴方位一致.南北地震带南段东侧其P轴大约为NWW方向,与华南块体的P轴方位一致.因此,将中〖JP2〗国大陆分成东、西两部分的南北地震带南段是印度洋板块与菲律宾海板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线.     

2018年5月松原MS5.7地震序列发震断层及应力场特征

利用双差定位方法对2018年松原M_S5.7地震序列中M_L≥1.0地震重新定位,之后使用CAP方法求解松原M_S5.7地震序列中强地震的震源机制解,再借助MSATSI软件包反演得到松原地区的区域应力场。综合分析以上研究结果得到如下结论:① 松原M_S5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交会处,将地震精定位结果沿两条断层走向作剖面分析,NW向剖面主轴长度约为5 km,震中分布均匀,NE向剖面主轴长度亦约为5 km,震中呈倾向NE的高倾角分布;② 该序列中的4次M_L≥3.7地震的震源机制解具有良好的一致性:节面Ⅰ走向为NE向,节面Ⅱ走向为NW向,均为高倾角走滑断层。中强地震的震源机制节面解与第二松花江断裂性质基本一致,由此推断第二松花江断裂是本次松原地震的发震断层;③ 松原地区的主压应力方位角为N86°E,倾角为7°,主张应力方位角为N24°E,倾角为71°。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制,又受到区域构造运动的影响。在太平洋板块对北东亚板块向西俯冲作用下,东北地区产生了近EW向的主压应力,受周边地质构造控制,松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交会处易发生走滑型地震,2018年松原M_S5.7地震正是在这种构造作用控制下发生的中强地震。      

中国大陆及邻区板内应力场的数值模拟及动力机制探讨

中国大陆位于欧亚板块的东南部, 受到印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块的碰撞挤压与俯冲作用, 其构造应力场形态和动力学机制相当复杂. 本文采用伪三维有限元方法, 以世界应力图2008年版本数据(WSM2008)的应力方向和应力型两类指标作为主要约束, 对中国大陆及邻区的动力驱动机制进行数值模拟, 给出了中国大陆周边地区板块边界力的大小和方向估计. 同时对3个典型情况的数值模型进行了分析. 结果显示, 软流层静压推力对该区域构造应力场影响相对较小, 板块边界力作用则起主导作用; 印度板块在喜马拉雅造山带对欧亚板块的碰撞控制了中国大陆地区应力场的基本形态, 是形成川滇地区走滑型地震为主的重要原因; 琉球海沟——南海海槽俯冲带边界力显示了挤压-张性的分段特性, 贝加尔裂谷表现为拉张作用. 进一步的分析表明, 中国大陆大部分区域内最大水平剪应力分布图像与该地区地震辐射能量密度的分布存在较好的空间正相关性．      

综合震源机制解法反演湖南地区构造应力场的初步结果

基于435个地震的1580条P波数据,通过综合震源机制解方法,根据地震与网格点之间的距离不一样来确定P波符号的权重,反演得到了湖南地区0.2°×0.2°的二维构造应力场.相较以往利用震源机制求解应力场的方法,该方法不仅能直接采用P波初动资料反演应力场而略去计算震源机制的中间步骤,而且能够尽可能多地使用本地区小震P波数据对应力场方向进行限定.初步研究结果表明：湖南地区综合震源机制解总体分布特点为逆断型和不确定型;P轴倾角近水平,方位具有一定的分区性,总体上呈NWW-SEE向;T轴倾角偏高,方位在局部地区变化较大,统一性相对较差;湖南地区整体上受NWW向的挤压应力,对该区的活动断裂具有一定的控制,这或许也是该区地震多发生于郴州、娄邵、湘西州所构成的NW向空间条带的主要原因之一;湖南地区主要受菲律宾海板块NWW向的推挤作用,其次才受太平洋板块向西俯冲的影响,西面虽受印度洋与欧亚板块的水平碰撞,但由于碰撞主要引起青藏高原向东扩张,同时又受到云贵高原的阻隔,其影响至本区已大为减弱.     

冲绳板块应力场数值模拟及其动力学特征div>

冲绳板块位于菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成的西太平洋边缘活动带上,构造应力场图像及其动力学机制表现得相当复杂．采用伪三维有限元方法,以WSM2008 观测应力场数据的应力取向和应力型两方面指标作为主要约束,对冲绳板块构造应力场进行了数值模拟．通过对计算结果的分析,对模型涉及的各种作用力作出了估计．在此基础上,对冲绳板块岩石层的状态,以及该地区的板块动力学特征进行了探讨,并得到了以下一些初步认识:① 软流层静压推力控制着该地区构造应力场的基本形态;② 冲绳海槽的演化过程,例如该地区的岩石层减薄与其下地幔流的上升等,也在很大程度上影响了该地区的板内应力场空间分布特征;③ 琉球俯冲带边界力的作用是分段的,不同区段作用力对板内应力场的影响有所不同．      

日本MW9.0地震后沂沭断裂带两侧块体相对运动及对地震活动的影响

基于连续GPS数据,利用滑动块体模型研究了日本M_W9.0地震前后沂沭断裂带两侧块体连续的相对运动状态,并研究其对区域地震活动的影响,结果表明日本地震以来：1）两侧块体呈右旋走滑兼挤压状态,平均走滑、挤压速率分别为0.9±0.1 mm·a^-1和-0.7±0.1 mm·a^-1,相比日本地震之前,运动过程更具起伏特征,可能与日本地震前后俯冲带两侧板块间相互运动状态的改变有关;2）沂沭断裂带两侧地区地震活动频次N、总释放能量折算震级M、地震活动度S值、地震b值与两侧块体相对运动的相关系数分别为0.66、0.69、0.74、-0.6,T检验显示相关性显著.在研究区地震能量集中释放阶段两侧块体相对运动方向和研究区主压应力方向一致,相对运动速率和地震活动强度变化具有同步特征,两侧块体相对运动对区域地震活动具有控制作用;3）莱州序列和乳山震群的发生可能与两侧块体相对运动促进的局部区域应力调整有关.     

利用深井地下水位动态研究大华北地区现今构造应力场状态

在水平层状含水层(一维)模式下, 根据含水层应力与井水位变化之间的定量关系表达式, 利用华北地区40多口深井水位动态变化资料, 探索研究华北地区现今构造应力场状态。 即水位上升代表构造应力场压性增强张性减弱; 水位下降代表构造应力场压性减弱张性增强。 初步研究结果表明, 1995~1998年华北北部地区张家口-渤海构造带和山西构造带北部水位普遍上升, M_S5.0以上地震活动频繁; 1999年以后华北地区水位普遍处于下降状态, 反映了华北地区1999年以来构造应力场状态以张性为主, 整个华北地区M_S5.0以上地震活动处于相对平静状态。 该结果可为华北地区地震活动性预测研究提供应力场背景信息。     

中国及邻区现代构造应力场的数值模拟

我国及邻区的现代构造应力场作为一平面应力问题用有限单元法进行了计算。将本区地壳看成是一不均匀的弹性板,根据各地区杨氏模量E、泊松比v和地壳厚度T的不同,组成12种材料区。全区被分成288个三角形单元。考虑了五种应力和位移边界条件,这些边界条件分别反映了印度洋板块、太平洋板块及菲律宾海板块对我国及邻区施加应力的相对大小。将计算得到的最大剪应力值与强震分布进行对比,将最大主压应力方向与震源机制解的最大主压应力方向进行对比,选择一种和实际符合得最好的边界条件作为可取的模式。结果表明:来自印度洋板块的作用力最大,大约是来自太平洋板块和菲律宾海板块作用力的两倍。