中国岩石圈应力场与构造运动区域特征

笔者系统分析了1918—2005年间中国大陆及其周缘发生的3130个中、强地震的震源机制解,根据其特征进行了岩石圈应力场构造分区,首次得到区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计数字结果。在此基础上研究了应力场的区域特征、探讨了其动力学来源以及构造运动特征。总体结果表明,中国大陆及其周缘岩石圈应力场和构造运动可以归结为印度洋板块、太平洋板块、菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间的相互作用的结果。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、中国西部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轴水平分量方位位于20～40°,形成了近NE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。而多数正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区,断层位错的水平分量位于近东西方向。表明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。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到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。华北地区大地震的震源机制解均反映出该区地震的发生大体为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果。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。地震的震源机制结果还表明,将中国大陆分成东、西两部分的中国南北地震带是印度洋板块、菲律宾海板块与太平洋板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线。     

中国大陆科学钻探孔区反射地震剖面的数值模拟与分析

本初步分析了苏鲁超高压变质带大陆科学钻探孔区的地震波速度结构，在此基础上对在东海孔区三维反射地震勘探过井孔的NNW-SSE主剖面和该周围地区的DH99二维反射地震剖面进行了数值模拟分析。结果表明，数值理论模拟结果与三维反射主剖面地震波到时吻合良好，模拟法能实现有效的时深转换，也表明数值模拟中采用的速度结构是合理的。东海钻井孔区实施反射地震勘测，所得地震记录剖面图是单一P波记录，在超高压变质岩区反射地震记录图中S波的影响甚微。DH99二维反射地震剖面的模拟结果表明东海孔区2000米深度以上的密度，波速结构不随深度加大而变化；而且苏鲁超高压变质岩区地表浅层的地震波速和密度较高，是高速高密地区。岩心结果反映的反射地震阻抗差大的地段，数值模拟的理论剖面上强反射面与孔区反射地震剖面图中的强反射体基本吻合．它意味着在非沉积层的结晶岩区，反射地震勘测手段是研究地下复杂结构的有效方法。数值模拟方法可以进一步提取地震反射记录信息，是利用地震反射方法研究地球构造的一种有效的方法。     

非均匀介质中多重反射波动传播特征数值模拟及意义

地震波动数值模拟方法研究非均匀介质中地震波传波问题不仅是十分重要的理论课题,而且应用也极为广泛. 本文用错格实数傅立叶变换微分(SGRFFTD)拟谱法的数值模拟求解波动方程,分析了地震波在冲积扇,盆地域中等多种不均匀地震构造体的地球表层区域的传播过程和地面运动分布.     

江苏东海5000米深井地球物理长期观测的最新进展

深井地震与地球物理观测(Borehole Seismology)是21世纪的一项崭新的高科技项目.为了排除地面干扰,取得高信噪比、高分辨率、高精度的地球物理资料,从上世纪70年代起,国外地球物理学界开始从地面观测向地下深井发展,建设了众多的深井观测台站,并组建了区域深井观测台网.     

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.     

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.      

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.     

江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究

为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_L0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1 559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2 545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1 500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。      

潮汐因子变化与1976年松潘地震

本文对天水重力固体潮观测站1974年7月——1977年6月松潘地震前后3年的资料进行了分析,发现在震前该站的潮汐因子δ值有长达7—8个月,幅度为10％的负异常。结合这次地震的震源机制解以及地形变、流动重力测量等其它资料,对松潘地震的发震模式及潮汐因子δ值震前下降的物理机制进行了讨论。本文初步认为在大地震孕育过程中,特别是在临震前。震源区及外围区构造应力发生了剧烈的变化,岩石所承受的应力变化速率不断增加,导致岩石的弹性模量E发生很大变化,从开始的静弹性模量变为动弹性模量。根据δ与弹性模量的关系,E的变化必将导致δ的下降变化。这可能是潮汐因子δ值震前变化的主要原因。     

苏鲁-大别造山带岩石圈应力场、构造运动特征以及超高压变质带折返机制的研究

苏鲁-大别造山带是华北、华南地块之间的大地构造交界带。本文分析研究了我国东部地区的3000余年的地震活动性,并根据1918～2006年间苏鲁-大别及其周围地区发生的1000余个地震的震源机制解,系统研究了地壳应力场和构造运动的区域特征,探讨了超高压变质带的折返机制。结果表明,苏鲁带以及华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。右旋走滑运动是苏鲁地区和郯庐断裂带的现代构造运动的主要特征。地震发生类型多为右旋走滑型或右旋走滑正断层型地震。华南地区构造应力场主要表现为,受北西西向运动的菲律宾板块向欧亚板块碰撞挤压运动所产生的方位为110～120°挤压应力的控制。华北、华南地块之间现代地壳应力场的分界线,西部与秦岭带大致相符,在大别东开始则逐渐偏离大地构造,到黄山附近向东南偏转,在温州附近转为向东延伸,最终穿过东海直至琉球海沟。研究结果还表明,苏鲁-大别超高压变质带的折返运动机制,即致使大量超高压变质岩折返到上地壳或地表的岩石圈应力场背景原因为,中生代以来大华北地区存在着较强扩张应力场的主控作用。此外,岩石圈地幔的蘑菇云构造增强了华北地区扩张应力场及扩张构造运动,导致形成大量深裂谷、裂隙,深部物质上涌。苏鲁及东大别地带处于或接近蘑菇云构造运动发育地区的中心,深部地幔物质的上涌导致并加剧了超高压变质岩折返到上地壳或地表,形成了世界著名的苏鲁-大别超高压变质带。