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     

东北深,浅源地震的相关活动

本文讨论了东北深、浅源地震在时间上、强度上的相关活动特点,认为东北地震是太平洋板块俯冲与亚欧板块挤压作用的结果。东北深震超前于浅源地震活动,可为浅源地震监测预报提供信息。     

中国东北部及其邻近地区地震活动时空特征

我们通过分析日本东北部海沟强震、日本海中源和深源地震、中国东北部浅源地震以及阿穆尔板块周边地震的活动特征后发现,发生在上述广大地域上的不同类型的地震在时间上有很好的相关关系。仔细分析上述特征,同时考查亚洲部分板块之间的相互关系以及中、深源地震的震源机制结果后我们认为,太平洋板块通过日本东北部岛弧对阿穆尔板块的强烈推挤可能是这些地震的主要力源。在这一力源的作用下,阿穆尔板块发生屈曲。如果该假设成立的话,则我国东北部六级以上地震的线性排列,很有可能是这种屈曲的结果。     

试论环太平洋地震特征及其与板块边界类型的关系

环太平洋地震带在空间、时间和成因上与各类板块边界的地质构造活动密切相关.不同板块边界类型有不同的地震频度、强度、震源深度和分带性.我国东北部大陆边缘(吉林、黑龙江)属于日本深海沟消亡板块的一部份,并且位于深源地震亚带部份.鉴于沿日本岛弧系发生的深源和浅源地震之间存在着一种时间对应关系,所以我们可以利用日本岛弧发生的浅震来预测我国东北的深源地震.     

用震源机制解确定东北地区地壳应力场

利用中、强震震源机制资料和区域小震平均解给出了中国东北地区地壳应力场的分布。由多个震源机制的平均结果得到,东北南部地区(42°30’以南)主压应力方向为NE70°。东北中部地区(吉林省和黑龙江省东南部)主压应力方向近似NE100°,它与深源地震震源机制解P轴一致,可能该区应力场分布受深源地震影响,东北北部地区(黑龙江省和内蒙北部)主压应力方向为NE58°。东北地区浅源地震震源机制解P轴仰角大多数小于30°,表明该区以水平应力为主。由震源机制结果也讨论了中国东北地区地震断层活动状况。     

东北俯冲带深源地震的余震检测及定位

正西太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲(常称为日本俯冲带)经日本海沟向东插入中国东北大陆下方约600km深度并达到中国东北的珲春附近,造成东北地区深源地震活动频发。东北地区作为中国唯一的深源地震区,也被称为中国的深震"试验场",是研究深源地震的理想场所。地震学中将震源深度超过300km的地震称为深源地震,而深源地震与板块俯冲、火山活动、浅震的发生等又有着密不可分的关系。深源地震与浅源地震最明显的区别是余震数     

西北太平洋俯冲带及其深震活动

俯冲带是理解地球内部物质循环和能量交换、大陆岩石圈演化、地震和火山活动及矿产资源分布等的重要环节.本文聚焦于西北太平洋俯冲带,通过汇集多种地震观测研究结果,清晰地揭示了由日本海沟至中国东北的俯冲板片整体活动图像,即整个西北太平洋俯冲板片的主压应力轴一致地稳定在俯冲方向上,俯冲板片上深浅部的显著地震活动存在密切的关联性;俯冲板片深处的亚稳态橄榄岩楔形区及其周边是深源地震多发区,深源地震可能是由亚稳态橄榄岩楔形区内的相变断层开始破裂的;在410～660 km深的地幔过渡带内处观测到的俯冲板片上下界面,揭示了俯冲板片的层状组分结构和板块下侧的高含水量.为更好地约束日本海下方的俯冲板片结构和深入探讨西太平洋的俯冲动力作用,有待于在全球罕有的大陆深部不断发生深震的西北太平洋俯冲区,开展海陆联合的地球物理探测及岩石高温高压实验和地球动力学模拟等研究.     

华北M≥6级地震跟踪预测的初步研究

本文认为华北地震是印度板块碰撞和太平洋板块俯冲联合作用下形成的。以我国东部大陆应力场近似幅射中心Q(λ_o=100°E、ψ_o=35°N)做印度板块碰撞影响下青海块体对华北俯冲作用代表、以东北M≥6深震近似重心S(λ_o=131.5°E、ψ_0=42.5°N、h=-575千米)做太平洋板块对华北俯冲作用代表,本世纪米华北M≥6地震呈现距此简化力源由近及远成串有序地发生,各活动期起始分别与青藏地震活动高潮和东北深震活动高潮相关的图象。据此建立了华北M≥6地震预测模型Q和模型S,历史地震预测实验表明两模型可以为华北M≥6地震预测提供线索。本文还对华北地震活动图象做了初步解释和讨论。     

板块边界构造应力场的反演及其对华北地震的影响研究

利用全球震源机制解资料,采用力轴张量计算法,反演中国大陆附近板块边界线上的构造应力场空间分布,其最大主压应力轴的方位角与GPS研究得到的板块运动方向一致,太平洋板块西边界和菲律宾板块琉球岛弧段的最大主压应力轴的倾角与板块俯冲倾角基本相当,因此认为该方法反演的构造应力场真实可靠。1999年、2005年和2011年太平洋板块日本本州段的最大主压应力轴方位角存在转折现象,震例总结显示该转折现象往往对应华北地区5级以上,甚至6级左右地震,但2011年的转折变化对应华北地震的震级在5级左右。根据对太平洋板块西边界的分段研究,认为2011年的转折变化主要是由42°~50°N段的构造应力场转折引起的,而该段从地理位置结合俯冲方向来看,影响的主要地区是东北地区,而对华北的影响相对较小,因此导致对应地震的震级偏低。1992—2000年菲律宾板块琉球岛弧段的最大主压应力轴方位角存在大幅度、长时间的逆时针偏转现象,分析认为是造成同期华北南部地区发生多次具有典型华南应力场特征地震的原因。     

帕米尔地区地震活动及震源机制解的分布特征

帕米尔地区存在一个明显的ＮＥ－ＳＷ向中，深源地震带，中，深源地震震源机制分布具有明显的区域特征，兴都库什地区震源断错以倾滑逆断层为主，Ｔ轴仰角几乎垂直，帕米尔弧形构造东侧分布的地震以走滑性质为主，Ｐ轴仰角接近水平，当深度为１００～２００ｋｍ时在弧形构造南侧形成了一个明显的北东向的正断层分布。中，深源地震主压应力方向随深度增加由ＮＷ向逐渐变为ＮＥ向，主压应力Ｐ轴仰角平缓。     

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。     

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.     

2015年尼泊尔强震序列对中国大陆的应力影响

基于2015年尼泊尔地震序列的破裂模型及均匀弹性半空间模型,计算了该地震序列传递到中国西藏境内发生在定日县地震和聂拉木县地震的应力.2015年尼泊尔地震序列导致定日县地震和聂拉木地震节面和滑动方向的库仑应力增加(2~3)×103 Pa和(2.4~3.1)×105 Pa,表明这两个地震受到尼泊尔地震序列的触发.其次,我们计算了2015年尼泊尔地震序列在中国大陆及其附近主要活动断层上产生的库仑应力变化.喜马拉雅主山前逆冲断裂和青藏高原内部的拉张正断层上的库仑应力有较大的增加,而青藏高原的走滑断裂,如阿尔金断裂、东昆仑断裂、玉树玛曲断裂、班公错断裂西部、嘉黎断裂的库仑应力有较大的降低.天山南北两侧的断裂库仑应力降低.而华北及东北、华南地区的库仑应力变化几乎可以忽略不计.最后,计算了该地震序列造成的水平应力变化.水平面应力在2015年尼泊尔地震序列北向(青藏高原大部和新疆区域)增加(拉张),而在地震序列东侧的西藏南部和川滇地区南部降低(压缩),在华北和东北仅有少许增加,在华南地区有少许降低.在中国西部,主压应力表现为以2015年地震序列为圆心的向外辐射状,而主张应力方向与同心圆切线方向大体一致.水平主压应力方向在东北地区为北东向,在华北地区为北东东向,在华南地区为南东东向.这种模式与现今构造应力场方向相似,表现了2015尼泊尔地震序列所代表的印度板块和欧亚板块的碰撞是中国大陆构造变形的主要动力来源.     

东北深源和浅源地震同步活动的地球动力机制

本文研究了东北大陆地区深源及浅源地震同步活动特征及构造特征,认为造成深浅源地震同步活动的地球动力是西北太平洋岩石圈板块的作用。西北太平洋岩石圈板块消亡于珲春地区上地幔内590km深处,导致了深源地震活动,同时又直接影响着内陆郯庐断裂带、松辽盆地边缘断裂带及其附近的浅源地震活动。     

伊比利亚-非洲板块边界的地震震源及其构造含义

用震源机制和地震活动性方面的资料研究了伊比利亚和非洲的板块边界。该地区可以被分为三个区:A区,加的斯湾;B区,贝蒂克山、阿尔沃兰海和摩洛哥北部;C区,阿尔及利亚。地震活动的特征很复杂,浅源(震源深度h<30km)大地震发生在A区和C区,中等地震发生在B区;中深源(震源深度h=30～150km)的地震发生在B区;深源地震(震源深度h≈650km左右)发生在格拉纳达以南。浅源地震的地震矩率、滑动速度和6值的估算表明在加的斯湾和阿尔及利亚地区有相似的特征·而在中部地区却大不相同。所选的80个浅源地震(8≥m_b≥4)的震源机制表明,在加的斯湾和阿尔及利亚地区是逆)中断裂,水平挤压的方向是NNW—SSE向,而在阿尔沃兰海是在东西向水平张力作用下形成的正断裂。阿尔沃兰海26个中深源地震的震源机制显示的是垂直运动机制,优势面为东西向。极深地震的震源机制解与沿南北向的垂直倾滑运动一致。Frohlich图和地震矩张量显示,在加的斯湾、贝蒂克山—阿尔沃兰海和摩洛哥北部地区以及阿尔及利亚北部地区的浅源地震特征是不同的。中等深度地震和极深地震的应力图象有着不同的方向:中等深度地震为NW—SE向垂直拉伸,极深地震的张应力轴和压应力轴的倾角约为45°。区域应力图象可能是由非洲板块和伊比利亚板块之间的碰撞引起的,使得岩石层物质在阿尔沃兰海中等深度的地方扩张和俯冲。极深地震的活动可能与更老的俯冲过程有关。     

东日本大地震地震序列的震源机制解特征及其动力学意义

日本本州及其邻近区域的应力状态以及弧后盆地的演化机制一直是人们所关注的问题.本文对2011年3月11日东日本大地震地震序列(2011年3月11日至2012年3月15日)的哈佛双力偶解进行了聚类分析,得到五种类型的震源机制解:与主震类型一致的低倾角逆断层型地震;主张应力方向垂直于日本海沟走向的正断层型地震;主张应力方向平行于日本海沟走向的正断层型地震;主压应力方向平行于日本海沟走向的逆断层型地震;包括走滑型地震在内的其他类型地震.东日本大地震地震序列中发生在弧前增生楔地震的震源机制解与大地震发生之前地震的震源机制解特征有显著区别,反映出该地区的应力状态与震前相比有较大改变.东日本大地震及其前震释放了附近区域的累积弹性应力,主震破裂区附近太平洋板块和其上覆板块接近完全解耦,降低了日本海盆地、中国东北地区的近东西向挤压应力水平.不过,整个本州岛东部区域太平洋板块和其上覆板块并没有完全解耦,但应力水平并不高.我们认为,日本海及中国东北应力水平的降低会使该区域的近东西向挤压型地震的危险性降低,而使NNE-SSW走向的走滑型地震活动性增强.同时,火山活动性也会增强.尤其是本州岛地区,存在近期火山爆发的可能性.东日本大地震地震序列的震源机制解特征还提示我们,日本海的应力状态及日本海的演化可能在一定程度上取决于太平洋板块和上覆板块的耦合状态.持续的弱耦合将不仅使得弧后大范围的地区保持岩浆上涌所必须的拉伸应力环境,而且还会因弧前隆起区发育大量正断层型地震而向深部提供促使岩浆生成所必须的水,因而造成日本海的再次扩张.     

基于震源机制解的鄂霍次克微板块东部俯冲带地区构造应力场反演

基于国际地震中心(ISC)提供的1970年1月～2016年12月期间的地震震源机制解,对鄂霍次克微板块东部俯冲带地区进行了应力张量反演,得到了日本海沟、千岛海沟和勘察加海沟3个俯冲带区域的构造应力场特征。研究结果显示:①海沟地区浅部区域(h100km)的水平主压应力轴与西北太平洋板块的俯冲方位一致,与海沟走向近似垂直,其洋壳一侧以拉张型应力状态为主,而陆壳一侧则以挤压型应力为主,且在弧后区域均存在拉张的应力状态;80～200km深度范围区域表现出双地震带"Ⅰ"型构造应力场特征。②日本海沟带由于俯冲角相对较小(相比于千岛海沟和勘察加海沟),水平方向沿NWW向延伸更远,大洋板块与上覆板块之间耦合更加强烈,逆冲型地震发生数量最多。③对于深部区域(h300km),千岛地区应力场表现出非均匀性特征,可能是由地幔阻力导致的;而勘察加地区应力场表现出拉张型,可能是因为俯冲板片的拉伸拖曳作用更强。     

中国东北的深源地震波形匹配检测及定位

中国东北珲春周边地区位于环太平洋地震带上,也是中国唯一存在的深源地震带.较大地震发生后常会有若干震级较小的余震发生,但在相同的地震震级情况下深源地震的余震一般比浅源地震的余震数量要少1~3个数量级,且在全球不同深震区的深震余震数量也存在显著差异.针对国际地震中心（ISC）2010年7月至2014年12月目录中给出的中国东北附近27次震源深度超过300 km的深源地震,我们首先利用区域固定地震台及NECsaids流动地震台阵的连续波形数据,选取已知地震事件作为模板,采用Match&Locate及Matched Filter方法进行波形互相关叠加分析来检测微小深震事件;然后对1966至2017年ISC目录中的东北地区深源地震进行双差重定位以提高震源位置的准确性,进一步分析深震活动与俯冲板片的关系.研究结果显示除ISC目录中给出的深震事件,我们未能检测出作为模板的深源地震的前震或余震活动,证明东北深源地震余震活动较少并不是由于台站分布有限而造成的漏检结果;重定位后震源延伸的角度与西太平洋板片在410~660 km地幔转换带内的俯冲角度较为一致,并且大部分深震震源位置位于俯冲板片中的亚稳态橄榄岩楔形区内部.结合双差定位结果、b值分析及前人研究成果,我们认为东北深源地震应不属于与俯冲非直接相关的"孤立地震",而是与西太平洋板块俯冲直接相关.     

中国中深源地震分布特征及其意义

分析了中国6.0级以上中深源地震的分布特征及其与各主要地震活动区地震活动的关系.深震集中分布在东北地区以42°N,130°E为中心的2°×2°范围内,震源深度平均约560km.中源地震集中分布在东海经台湾到东沙群岛一线,形成NE～SW走向的条带,震源深度多在250km以内,平均约150km.中深源地震活动具有约63年的周期.中源地震活跃期紧接在深源地震活跃期之后.中深源地震发生以后台湾地区出现7.0级以上,青藏块体北部和东部出现6.0级以上的浅源地震活动.青藏块体的地震活动总体上表现出自块体北部开始,然后沿块体东部逐步向南迁移的特征.中深源地震及受东部应力场控制的浅源地震活动平静了近20年,1999年珲春7.0级深震和台湾7.6级地震的发生可能是太平洋板块推挤运动加剧及相关地震开始活跃的信号.     

东北中强震的孕震机理

东北地处蒙古板块的东部.自渤海湾,经海城至绥化、萝北一线,是蒙古板块内部的次一级块体的边界,因而形成完整的地震构造线.蒙古板块受印度板块、欧亚板块、中国东部板块、日本海沟俯冲带和萨哈林地块的挤压,同时受贝加尔湖地壳扩张区的地幔流的东南向的张性拖曳作用.除了在板块边界地区不断孕育强震之外,在蒙古板块的内部,还形成了贝加尔湖至布特哈旗和从海城经平壤至日本九州岛的两条明显的北西向地震条带.它们形成了东北地区中强震的主要格局.作者认为太平洋板块沿日本海沟的俯冲作用,是东北深震孕育的直接原因,但它不是东北浅震形成的主要原因.日本海沟的大震,对东北中强震有明显的调制作用.