南北地震带南段地震构造运动特征

本文使用地震资料研究了青藏高原与华南块体边界南北地震带南段的地震类型及其构造运动的区域特征.发现金沙江上游东侧与鲜水河南侧之间的正断层型地震活动区,存在南北向扩张的地震构造运动;金沙江下游东侧正断层型地震活动区存在东西向扩张的地震构造运动.在龙门山断裂及其西北相邻地震带是一个逆断层型地震活动区.其他地区多为走滑型地震.南北地震带南段东西两区域地震应力场主压应力P轴方向呈现区域性差异.南北地震带南段西部区域的应力场主压应力P轴的方向大部都沿北东-南西方向分布,这与青藏高原地区的主压应力P轴的方向分布一致.南北地震带南段东部区域的主压应力P轴的方向大部都沿北西-南东方向分布,与华南地区的应力场大致相同.南北地震带南段东、西两区主压应力P轴方向所呈现出的不连续性分布特征,表明了南北地震带南段东部区域的地震孕力场可能是另有一个北西-南东方向分布的孕震力源的应力场.它可能与台湾纵谷断层地区菲律宾海板块北西向挤压的构造应力场有关.     

南北地震带南段应力场特征及其与板块运动的关系

根据从1933年到1991年的134次中、强震的震源机制结果，对南北地震带南段的区域应力场特征进行了详细地分析．结果表明，南北地震带南段是一条浅源、走滑地震带，在它的东部和西部地区，震源机制结果的P轴和T轴呈现系统的、一致的分布．在西部地区，P轴和T轴分别位于北东-南西和北西-南东方向；在东部地区，P轴和T轴分别位于北西-南东和北东-南西方向．从整体来看，P轴的方位在空间组成一个倒V字形．东部和西部地区的边界与青藏高原和扬子块体之间的边界是一致的．大量的震源机制结果表明，从喜马拉雅碰撞带到南北地震带南段西部，从台湾东海岸碰撞带到南北地震带南段东部，P轴的方位分别呈现大体一致的分布．这说明，印度-澳大利亚板块与欧亚板块之间的相对运动所产生的构造力从喜马拉雅碰撞带一直传到南北地震带南段西部，同时，菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动所产生的构造力从台湾东海岸一直传到南北地震带南段东部，并分别控制了那里的应力场．      

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。     

南北地震带震源机制解与构造应力场特征

南北地震带作为中国大陆地应力场一级分区的边界,其构造应力场的研究对理解大陆强震机理、构造变形和地震应力的相互作用具有重要意义.本文收集南北地震带1970—2014年的震源机制解819条,按照全球应力图的分类标准对震源机制解进行分类,发现其空间分布特征与地质构造活动性质比较吻合.P轴水平投影指示了活动块体的运动方向,T轴水平投影在川滇块体及邻近地区空间差异特征最为突出,存在顺时针旋转的趋势.南北地震带的最大水平主应力方向具有明显的分区特征,北段为NE向走滑类型的应力状态,中段为NEE—EW—NWW向的逆冲类型,南段为SE—SSE—NS—NNE向走滑和正断类型,在川滇块体的北部和西边界应力状态为EW—SE—SSE的正断层类型,表明来自印度板块的NNE或NE向的水平挤压应力和青藏高原物质东向滑移沿大型走滑断裂带向SE向平移的复合作用控制了南北地震带的岩石圈应力场.川滇块体西边界正断层类型应力状态范围与高分辨率地震学观测得到的中下地壳低速带范围基本吻合,青藏高原向东扩张的塑性物质流与横向边界(丽江—小金河断裂带)的弱化易于应变能的释放,在局部地区使NS向拉张的正断层向EW向拉张正断层转变.反演得到的应力状态基本上与各种类型地震的破裂方式比较吻合,也进一步验证反演结果的可靠性,可为地球动力学过程的模拟和活动断层滑动性质的厘定提供参考.     

中国大陆地壳的应变应力场研究

根据全国ＧＰＳ网１９９４年和１９９６年两期测量结果,研究了中国大陆地壳现阶段的水平形变应力场。结果显示,西部青藏块体与新疆块体主压应力场为近南北至北 北东向,而南北地震带以东、长江以及北地区为北东东至近东西向,华南块体上为北 北西至北西向,与滑线场理论模型基本吻合。反映出中国大陆地壳变形的压应力主要来自印度板块与欧亚板块的俯冲碰撞。而太平洋板块与菲律宾板块对欧亚板块的作用力以及地幔向上的作用力总体     

鄂尔多斯块体西南缘震源机制解与构造应力场特征

正鄂尔多斯块体西南缘地处南北带北段、青藏高原东北缘,是青藏高原块体、鄂尔多斯块体和阿拉善块体的交汇地带。在印度板块与欧亚板块碰撞挤压作用的影响下,该区域构造活动强烈,活动断裂发育,地震活动频繁,历史上曾发生多次6级以上大震。地震的震源机制解携带有大量的震源应力场和震源破裂错动信息,是了解和认识震源及构造应力场状态的有效途径。因此,我们可以通过鄂尔多斯西南缘地区大量的震源机制解信息,获取该区域应力场特征,进     

应用综合震源机制解法推断鄂尔多斯块体周缘现今地壳应力场的初步结果

利用2007年8月1日至2013年7月21日发生在鄂尔多斯块体周缘的8499个地震的49844个P波初动符号资料,应用综合震源机制解法获得了鄂尔多斯块体周缘0.25°×0.25°的精细地壳应力场,所得应力场结果基本上覆盖了整个鄂尔多斯周缘地区.研究结果表明鄂尔多斯周缘地壳应力场具有以下特征:(1)在环绕鄂尔多斯周缘的银川—吉兰泰断陷带、河套断陷带、岱海断陷带、山西断陷带和渭河断陷带内,综合震源机制解结果以正断层型为主,且综合震源机制解节面走向大体与控制断陷带边界的主要断裂走向相一致,与鄂尔多斯周缘断陷带现今的拉张状态相一致.(2)在鄂尔多斯西南缘,综合震源机制解类型主要为逆冲、逆冲走滑和走滑型,反映了鄂尔多斯块体在西南缘受到青藏高原北东向挤压作用.鄂尔多斯西南缘的应力场的主压应力方向在远处为东向,源自于青藏高原向东北挤压作用,靠近鄂尔多斯块体表现为北东—南西向.(3)P轴方位在局部地区变化较大,但总体呈现规律性变化.P轴方位在鄂尔多斯块体西缘,从南向北,主压应力轴方位更加偏北;在其北缘,由西向东,主压应力轴方位更加偏东.在其南缘和东缘,主压应力轴方位变化不大,大体上平行于控制各断陷带主要断裂走向.P轴倾角在西南缘为近水平,在其周缘各盆地内P轴倾角近直立.(4)T轴方位总体表现为北西—南东向;在鄂尔多斯周缘各断陷带内,T轴走向大体与控制断陷带主要断裂走向以及断陷盆地走向相垂直.(5)鄂尔多斯块体在其西南角受到来自青藏高原的北东向挤压和其东北角深部物质上涌形成的北西—南东向拉张力联合作用,上述作用使得鄂尔多斯块体周缘地区除西南区为挤压区外,其余区域均为剪切拉张区,与先前研究认为鄂尔多斯周缘地区处于引张应力场作用相符合,较好地解释了环鄂尔多斯周缘的断陷盆地构造,亦符合鄂尔多斯块体东西两侧的右旋剪切拉张带以及南北两侧的左旋剪切拉张带的认识.     

南北地震带震源机制解和应力特征

正南北地震带北起宁夏贺兰山,跨越西秦岭,穿过龙门山、小江、红河等断裂带向南延伸至缅甸境内,成为分隔中国大陆东部相对稳定的鄂尔多斯地块、四川盆地、华南地块与西部地震活动性强烈的青藏高原之间的重要边界带。它是中国大陆浅源地震最活跃、地震分布带状明显的巨型地震带,对南北地震带的研究具有重要的科学意义。地震波可造成破坏,但也带来了震源力学性质、构造运动等信息。利用地震波反演得到的震源机制解能给出震源断层参数和应力状态。大量的震源机制解结果可以反映区域构造应力场     

中国大陆现今地应力场黏弹性球壳数值模拟综合研究

中国大陆现今实测地应力场的状态与板块构造环境、活动断裂带分布、地形地貌以及地壳结构呈现一定相关性. 在中国大陆西缘,印度洋板块与欧亚板块陆发生陆碰撞,在中国大陆东缘,菲律宾海板块、太平洋板块俯冲到欧亚板块之下. 中国大陆内部被大型活动断裂带分割为多个块体,各个块体的地壳结构和厚度呈不均匀分布,地形地貌起伏具有很大的差异. 笔者以中国大陆块体模型为基础,把板块构造作用和重力势作为主要影响地应力状态的两个主要要素,在现今活动构造、GPS和实测地应力等成果的约束下,利用线性黏弹体球壳有限元模拟分析了中国大陆现今地应力场的分布特征和控制因素. 结果表明: (1)构造应力场总体上呈现出西部挤压,东部拉张的特征,印度板块与欧亚板块的持续碰撞形成了青藏高原及其周缘的挤压性质的构造应力场,而东部菲律宾板块与太平洋板块的俯冲形成了黄海、东海和环渤海区域的拉张性质的构造应力场,中间为拉张环境和挤压环境的过渡,最大主应力的方向受到板块构造环境和活动构造分布的控制;(2)重力的影响主要体现在地形梯度大和地壳厚度结构变化大的地壳浅部区域,在藏南、滇西北局部地区的地壳浅部由于受到重力势控制,呈现为张性应力场,在塔里木地区由于重力势引起的应力场与构造应力场同为挤压性质,因此该区的挤压强度得以增加;(3)中国大陆浅部地应力场的状态主要受到区域板块构造环境、块体边界活动构造带的展布和地形的控制,总体上以南北构造带为界,西部以较强的压性构造环境为主,东部为较弱的压性构造环境,藏南和滇西北局部地区存在有张性构造环境;构造应力对地应力的贡献比重随着深度增加而增加;(4)采用黏弹性模型的构造应力场模拟结果比完全弹性模型的模拟结果能够更好地与实测地应力场相吻合,利用完全弹性模型分析由地震等诱发的地应力瞬时变化是有效的;(5)青藏高原东南缘最大主应力方向发生了较大的偏转,其主要控制因素有:印度板块持续的碰撞、中下地壳对上地壳拖曳以及印度板块通过实皆断裂对欧亚板块的剪切拉伸作用. 中国大陆现今地应力场是整个地壳岩石黏弹特性长期演化和断裂活动的结果,是地应力场动态演化过程中在现今时间点上的状态,受到板块构造环境、大陆内部活动断裂分布、地形地貌和地壳结构等因素不同程度的控制,模拟结果为中国大陆地应力场提供了一个定量的参考模型.     

东亚地震活动的时空分布及其与区域应力场的关系

来自板块之间相对运动的构造力可以传递到大陆地壳,从而形成了大陆内部的地震应力场.在某一地区,包括小地震在内的地震活动性的分布可以反映该地区的应力场的变化.根据这一观点,本文根据大量的震源机制解的结果以及最近500年的地震活动资料,详细地研究了东亚地区内几个地区的区域应力场的特征.其结果表明,来自太平洋板块相对欧亚板块的俯冲所形成的构造力,控制了从华北地区到南北地震带北段的应力场.本文根据小震的地震活动变化的特征,讨论了日本一部分地区由地震活动性的变化所反映的区域应力场的变化.中国西部以及印度-澳大利亚和欧亚大陆板块边界地区,最近大约100年地震活动性的同步变化表明,来自印度-澳大利亚板块和欧亚板块碰撞所产生的构造力,传递到了中国西部.印度-澳大利亚板块和欧亚大陆板块边界,以及中国西部的地震活动,现在依然处在地震活动高潮期.      

Spatiotemporal distribution of seismic activity in East Asia and its relation to regional stress field

Tectonic forces from the relative movements between plates are transmitted into the continental crust, and then they create the earthquake generating stress field there. The space-time distribution of the seismic activity including the small earthquakes in a region reflects the variation of the stress field in the region. According to this idea, the characteristics of the stress fields in the various regions of East Asia have been analyzed in detail in this paper based on a lot of solutions of focal mechanisms and data of seismic activity during the last 500 years. The results indicate that the tectonic forces from the subduction of the Pacific Ocean plate underneath the Eurasian plate control the stress field in the region from North China to the northern part of the North-South Seismic Belt. The variation of the regional stress field shown by the variation of seismic activity in some regions of Japan has also been discussed based on characteristics of variation of the seimicity of small earthquakes. Synchronous variations of seismicity in the past 100 years or so in West China and in the boundary region between the Indo-Australian and Eurasian plates implicate that there is the transmission of tectonic forces into West China through the collision between the Indo-Australian and Eurasian plates. The active seismic activity in the boundary region between the Indo-Australian and the Eurasian plates and in West China is continuing consistently. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 287–294, 1991.     

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.     

南北地震带区域构造应力场反演

利用区域应力张量阻尼方法,使用南北地震带及其邻近区域2009年1月—2017年8月466次M_L≥3.5地震的震源机制解,及1976年1月—2017年8月GCMT公布的259次M≥4.5地震的震源机制解,反演得到研究区1.0°×1.0°网格大小区域的构造应力场。应力场空间分布特征显示,南北地震带作为青藏高原的东边界,由于所处动力环境复杂,其内部最大主应力方向具有明显的空间差异性。这种差异主要表现为:南北地震带北段最大主应力方向为NE向;南北地震带中段及周边除龙门山断裂带NE段最大主应力为NW-NNW向外,其它地段最大主应力近EW向;南北地震带中南段最大主应力方向逐渐由近EW向到NW或NE向,再到近NS向。整体而言,南北地震带及邻近区域最大主应力方向由北到南发生了顺时针旋转。川滇菱形块体内部最大主应力方向为NNW向,应力方向转换带与块体边界基本一致,其东边界以东最大主应力方向为NW向,西边界以西为NNE向。从区域构造应力场的角度分析,难以将“南北地震带”作为一个统一的地震带应用于中长期地震预测的研究与实践中。      

中蒙弧地区地震活动性及其地球动力学成因研究

应用中国地震局地球物理研究所和蒙古科学院天体和地球物理研究中心合作编制的蒙古国及邻区M≥3.5的地震目录,研究了中蒙弧地区的地震活动性特征.结果表明,与中国大陆的“南北地震带”相对应,研究区地震总体分布大致以107°E为界,呈现西强东弱的特点,7级以上的强震集中于贝加尔湖、萨彦、阿尔泰以及天山地区,107°E以东,除纬度40°线附近（燕山地震带）地震较集中且强度大之外,其它地区地震稀少,强度也低.通过断层的野外调查和本地区震源机制解,进一步研究了该地区地震活动性特征的构造应力场及地球动力学成因.研究区大部份地震都是走滑型断层活动的地震.逆断层活动的地震主要分布于中国的天山地区和中蒙边境一带的阿尔泰山地区,正断层活动的地震主要分布于俄罗斯的贝加尔湖裂谷带,走滑兼倾滑断层活动的地震主要分布在研究区域的西部地区.研究区域内的大部份地区主压应力轴（P）的倾角都小于30°,为水平或近水平的构造应力场,自西向东主压应力轴的走向从近南-北方向逐渐转为北东-南西方向.断层的野外调查、震源机制解和区域构造应力场的方向表明,中蒙弧地区主要来自西南面的印度洋板块向北偏东方向的碰撞挤压,通过青藏高原传递到本区,来自东面太平洋板块的影响已较微弱,这是研究区地震活动西强东弱、8级以上强震都发生在西部的主要原因.     

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.     

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．     

2006年12月26日台湾南部滨海Ms7.2级地震破裂过程研究

2006年12月26日12点26分27秒(GMT)台湾南部滨海发生M_s7.2(Harvard CMT)级地震.震中位于台湾南部滨海之南海次板块与菲律宾海板块碰撞引发造山作用生成的海洋增生楔内, 这次地震是该区域百年来震级最大的地震.我们利用中国数字地震台网(CSDN)和美国地震学联合研究所(IRIS) 提供的上地幔及远场范围宽频带P波垂向记录资料,基于点源和有限断层模型进行波形拟合反演,获得这次地震的震源机制解并给出了震源破裂过程.反演结果表明,本次地震为东倾正断层兼小幅度走滑破裂事件, 断层面走向为341.5°,倾角为77.9°,震源深度6 km.所得正断层震源机制解表明,地震可能与板块的拆离（break-off）作用引发的在台湾造山带局部存在伸张作用力有关.     

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．