中国大陆及邻区构造应力场成因的研究

利用震源机制解等资料, 运用伪三维遗传有限单元法反演了中国大陆及邻区构造应力场的成因. 反演结果显示, 板块边界力对中国大陆应力场起主导作用, 中国大陆及邻区受到印度洋板块、菲律宾海板块以及太平洋板块的共同推挤作用. 其中印度洋板块的作用力最大, 力的作用方向为北北东向; 菲律宾海板块作用力次之, 方向为北西向; 太平洋板块对中国大陆的作用方向为南西西向. 中国大陆及邻区除受到三大板块的边界力作用外, 还受到局部地区的地形扩展力和下部地壳对上部地壳的拖曳力作用, 其大小对应力场的影响不容忽视. 青藏高原东部地区的下部地壳对上部地壳有拖曳力作用. 青藏高原四周的地形扩展力方向垂直于等高线, 指向高原外侧; 中国大陆地形二级阶梯的东缘, 即从大兴安岭、太行山脉、巫山到雪峰山一线, 也有地形扩展力的作用, 其作用力的方向与地势落差方向一致.     

南海及邻域现代构造应力场的数值模拟

将南海及邻域的现代构造应力问题视为弹性板的平面应力问题,用有限元法对现代构造应力场进行计算。以海沟俯冲带为主要边界,全区离散成1130个单元和612个节点。根据各单元的地壳厚度、P波速度、密度以及泊松比将区内地壳分成5种类型。考虑了4种外力作用方式,这些外力分别反映了印澳板块和菲律宾海板块对研究区的作用力大小和方向。将计算得出的最大主压应力方向与震源机制解的P轴方向进行比较,选择一种和后者符合最好的边界条件和计算结果作为可取模式,并分析了南海及邻域现代构造应力场的分布格局。     

中国及其邻区周围板块作用力的研究

给出了如何根据观测的应力方向，利用平滑方法处理为在规则格点上均匀分布的数据的过程，并利用新编的中国及其邻区地震震源机制解推断的观测应力方向，反演了周围板块作用力的相对大小．结果表明，在周围三大板块中，以印度板块的作用力最大；其次是太平洋板块；而在菲律宾海板块边界上，作用力大小差异较大，其中又以与台湾相邻的边界段受力最大，琉球岛弧受力最小．     

中国大陆现今应变场动态

根据2004年和2007年GPS复测资料,计算出中国大陆的水平主应变数据,显示出各亚板块的主压应变轴方向与震源机制解的P轴和用地质方法得到的主压应力轴基本一致,表明在区域上和长时期中,地壳的构造应力场是相对稳定的．中国大陆西部的青藏亚板块和新疆亚板块的主压应力轴,为南北向及北北东-南南西向,受欧亚板块和印度板块相互碰撞而产生的作用力的控制;东部的黑龙江亚板块和华北亚板块的主压应变轴,为北东东-南西西向,显示出受欧亚板块与北美板块、太平洋板块碰撞俯冲产生的作用力影响,同时也受青藏亚板块和新疆亚板块侧向作用力的影响;华南亚板块的主压应变轴,为北西西-南东东向,反映出受菲律滨海板块与欧亚板块碰撞产生的作用力影响,同时也受青藏亚板块侧向作用力的影响．通过比较2004-2007年与2001-2004年的主压应变轴方向,反映出两个时间段各亚板块的主压应力作用方向基本一致,只是主应力轴方向集中程度有一定差别．前后两个时间段不同单元的面应变率显示,压性变化为主的数量减少,张性变化为主的数量有所增多．      

福建及沿海地区地震活动力源探讨

综合地震震源机制解和地壳形变观测资料的研究, 求得福建及其沿海地区现代震源应力场, 认为这与台湾地区、 台湾海峡应力场相互衔接, 主压应力轴优势方位为NW-SE向, 力轴仰角较小, 应力场近于水平挤压, 形变场反映近期福建沿海亦受北西方向, 接近与海岸垂直的挤压力。 进一步分析该区域内的断裂构造特征和地震活动强度由东至西逐渐减弱的规律, 认为菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用力不仅是台湾强震力源所在, 而且其影响向西扩展, 福建及其沿海地区地震活动主要力源仍然是来自这两大板块的相互作用力。     

台湾海峡及其两岸的地球动力学环境

本文根据断层的力学性质,活动习性,褶皱断隐盆地,平原,海湾的形成机理,火山活动,水系分布格局,震源机制解,地壳形变场,ＧＰＳ观测成果和ＥＤＭ资料等,对比研究了台湾海峡及其两岸现今的地球动力学环境。结果表明：台湾海峡处在北西方向引张的应力环境;台湾地区受到来自太平洋菲律宾海板块向北西方向的挤压和因台湾海峡下降而产生的向南东方向的挤压;福建沿海则受到印度板块向北向东的挤压和太平洋菲律宾海板块的向北西方     

根据观测的应力方向利用有限单元方法反演板块边界作用力.

提出了两种在作二维线弹性问题有限单元分析时根据区域内部应力方向观测结果反演区域边界作用力的方法,即约束反演法和应力张量拟合法.用边界受力的圆盘问题对方法的有效性作了检验.应用所提出的反演方法,根据中国东部及附近地区的主压应力轴方向观测结果,采用二维线弹性有限单元模型,反演出了周围板块边界作用力的相对大小.结果表明,为了在总体上拟合观测资料,菲律宾海板块沿琉球岛弧对中国东部的挤压力不可能太大;台湾地区受到的指向北西方向的挤压力很强;太平洋板块向北西西方向的挤压与北部西伯利亚地台的抵挡,二者的联合作用可以成为我国华北和东北地区主压应力轴取北东东方向的原因.在反演出的边界力作用下,长江流域和东南沿海之间出现一片低剪应力区,正好与少震区的位置大体一致.      

根据观测的应力方向利用有限单元方法反演板块边界作用力

提出了两种在作二维线弹性问题有限单元分析时根据区域内部应力方向观测结果反演区域边界作用力的方法,即约束反演法和应力张量拟合法.用边界受力的圆盘问题对方法的有效性作了检验.应用所提出的反演方法,根据中国东部及附近地区的主压应力轴方向观测结果,采用二维线弹性有限单元模型,反演出了周围板块边界作用力的相对大小.结果表明,为了在总体上拟合观测资料,菲律宾海板块沿琉球岛弧对中国东部的挤压力不可能太大;台湾地区受到的指向北西方向的挤压力很强;太平洋板块向北西西方向的挤压与北部西伯利亚地台的抵挡,二者的联合作用可以成为我国华北和东北地区主压应力轴取北东东方向的原因.在反演出的边界力作用下,长江流域和东南沿海之间出现一片低剪应力区,正好与少震区的位置大体一致.     

台湾地区板块的相互作用及应力状态

利用ISC及中国台网的资料,研究了台湾地区的地震空间分布及地震机制解,并结合其他资料,讨论了菲律宾海板块与欧亚板块在台湾附近的相互作用方式及其对应力状态的影响。认为中国大陆东南沿海的主压应力方向与台湾大部的主压应力方向一致,但在远离台湾的地方,应力场的强度减弱,且方向改变,表明应力场来源于两板块的碰撞,但其影响范围有限。     

中国构造应力场与大震复发周期关系的数值模拟

由古地震资料推算得到的中国境内各活动断裂带上大震复发周期值存在很大差异,对于这种差异可从构造应力产生的弹性应变能分布去探讨其原因。经过对中国及邻区边界条件和受力方式进行较详细的分析后,先以最大主压应力方向为判据,用有限元数值模拟方法反演中国及邻区的板块边界力和区内的构造应力场,然后分析计算应变能随离板块边界的距离增大所呈现的衰减规律,由此换算出要达到相同应变能（一次地震）各地所需的积累时间,并将其与用古地震方法得到的一些已知断层带大震复发周期进行对比。结果表明用应力衰减图象能解释不同地区大震复发周期的显著差异     

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.     

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．      

中国地块的地震应力场

印度板块往北,菲律宾板块往北西,太平洋板块往南西与欧亚板块碰撞的格局是中国地震构造的决定性因素。根据实地应力测量、地震断层面解、河谷走向和节理产状等不同资料,计算出了由于板块相互作用所形成应力场的方向。计算结果表明:上述板块的碰撞形成了中国境内板内的三大地震构造区,即西部区、华北区、东南区。区内应力是连续的。由于不同区内应力方向有显著不同,这种应力的连续性就必然导致了在其结合部出现应力的不连续,这就是大致沿N40°E的南北地震带。所以南北地震带的出现可能是中国及邻近地区诸板块相互作用的结果。     

南北地震带应力场演变的数值模拟研究

应用有限元方法,考虑主要地质构造情况,就粘弹介质状态下南北地震带及其相邻区域的应力场时空演变过程进行了数值模拟研究．计算了10万零10年累积载荷作用下模型的应力场演变,发现在周边板块不断推挤作用下,当整个南北带的应力松弛趋于稳定后,带上应力场的总体扰动大小取决于印度-澳大利亚板块、菲律宾板块和太平洋板块的共同作用．南北地震带上呈现出的“地震南北呼应”现象,就是区域应力场达到平衡态后,整个南北带对外载荷(板块边界力)作用的总体反应．     

大地震的发生条件

大地震(特别是8级以上的大地震)的发生必须满足2个基本条件:一个是震源附近要有超过岩石弹性极限的高应力背景;另一个是该处的岩石具有发生地震的能力,即在大地震孕育所需的时间尺度(几千年以上)内岩石能长期保持弹性。为考察第1个条件,分析了中国周边三大板块的作用力。认为太平洋板块在海沟附近的俯冲方式所产生的水平力分量较小,而且海沟离中国大陆较远,因此它对中国的地震影响不大;菲律宾海板块对台湾的碰撞使台湾及福建沿海地区为高应力区,但由于碰撞边界的长度只有200km左右,其影响范围不大;印度板块向北推挤是产生中国西部及华北高应力区的最主要原因,文中较详细分析了它的作用,并据此尝试性划分了3个对中国具有强烈影响的地震带。根据岩石的流变性质和地质形成时代把地质体分成了刚性、次刚性和较柔性3类。初步计算了刚性地块的弹性持续时间至少在1Ma以上,而柔性地块的弹性持续时间最多为1ka。因此,8级大地震的位置与刚性地块密切相关     

腾冲火山区及周围地区震源机制与构造应力场分布特征

对腾冲火山区及周围地区强震震源深度和震源机制空间分布及区域现代构造应力场特征进行了研究。由我国西南地区直到缅甸中深源地震带的区域构造应力场空间分布格局,充分显示出我国西南地区在现代构造运动过程中,受到以印度板块对亚欧板块碰撞挤压作用为主要动力源,在东部同时受到太平洋板块和菲律宾海板块远距离作用影响的总体特征。腾冲火山区主要受到印度板块在缅甸中深源地震带产生的侧面挤压剪切的直接作用。腾冲火山区所属的腾冲龙陵地震带是西南地区区域构造应力场分区的一条重要边界。腾冲火山区主要受到北东———北东东向的区域压应力场作用,同时也可能受到东侧毗邻应力场分区南南东———南东向压应力场的影响。     

Depth distribution of Moho and tectonic framework in eastern Asian continent and its adjacent ocean areas

It is the essence of the study on the dynamics of eastern Asian continent to investigate the ef-fects of geophysical field and the process of the deep block boundaries, and furthermore, to estab-lish a geodynamic physical-mathematical model based on the d…     

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。