智利中部因M8.8地震而最终破裂

智利是世界上部分大地震的发生地：那里大概平均每十年就会发生一次8级地震。这些地震都发生在俯冲带：有的发生在南美和Nazca板块之间的界面上,称为板问破裂;有的发生在Nazca俯冲板块内部,称为板内事件。每个世纪都会发生几次巨大的板内、     

2010年智利大地震及历史地震活动与地质构造背景

2010年2月27日(当地时间)智利发生了8.8级地震,造成了严重的破坏和损失。该地震是典型的逆冲型地震,处于环太平洋地震带,是Nazca板块以每年8cm的汇聚速率俯冲于南美洲板块之下,使得该板块下部的应力积累到一定程度引发破裂的结果。历史地震分析表明,目前该地区可能开始一个新的大震活跃期,未来3～4年内可能还会发生一次8级以上的地震。     

汤加—克马德克俯冲带现今非均匀应力场特征及其动力学意义

汤加—克马德克俯冲带是太平洋板块向澳大利亚板块俯冲碰撞的动力作用区,是全球俯冲带动力学研究的热点区域.本研究基于EHB地震目录,对汤加—克马德克俯冲带(18.5°S—28.5°S)区域进行平面拟合,得到该范围内俯冲带走向约为196°,倾角约为48°;利用该俯冲带研究区域内Global CMT目录,对不同位置、不同深度进行区域应力张量反演,得到汤加—克马德克俯冲带研究区内精细的应力图像.结果显示:(1)俯冲带浅部(60~300km)应力结构非均匀特征明显,主应力轴倾伏角变化多样,并且最大主压应力轴方位在24°S左右发生明显偏转,我们推测这可能与洋底构造路易斯维尔海链俯冲有关;(2)中部(300~500km)最大主压、主张应力轴由北向南逐渐发生偏转,这可能与由北向南流动的地幔流对俯冲板片产生推挤作用有关,并且这种推挤作用向南逐渐减弱;(3)深部(500~700km)最大主压应力轴沿俯冲方向分布;(4)本文的结果还发现了主俯冲带深部西侧"偏移"板片与主俯冲带应力结构不同,表明"偏移"板片与主俯冲带是分离的.     

双地震带的影响因素探讨

讨论了全球39个俯冲带内的双地震带层间距、应力类型与俯冲参数的相互关系,这些俯冲参数包括动力学参数(板块年龄、热参数、板片拉力)、运动学参数(俯冲板块速度、上覆板块运动速度、海沟迁移速度、弧后形变特征)、几何形态参数(浅俯冲角、深俯冲角、俯冲深度、长度)及上覆板块性质等.结果表明:(1)I型双地震带易形成于年龄较古老(...     

南美俯冲带几何特征与动力学意义

基于全球高精度EHB地震目录对南美俯冲带的地震深度分布进行统计和分层,构建南美俯冲带的三维几何模型,通过对研究区域14个剖面的划分,解算了每个剖面各深度分层的俯冲倾角和俯冲距离.结果显示,南美俯冲带地震深度分为四层,存在较为明显的三个峰值;俯冲带北部(8°S~15°S)和中南部(26°S~32°S)首先以较大的倾角俯冲至110 km的深度,然后近水平的长距离俯冲,且中南部的倾角更小,平坦俯冲距离更长.中部(16°S~26°S)和最南端(33°S~36°S)则以较大的倾角直接俯冲至深部.结合该地区火山和地震分布,洋壳年龄以及板块运动速率等资料对南美俯冲带的几何形态特征和动力学意义进行分析,研究表明:不同纬度俯冲机制的差异对地震火山等地质活动造成了显著影响,是导致地震深度分层和峰值特征的主要原因;平坦俯冲形成的主要原因与俯冲板和上覆大陆板间较高的相对运动速率有关.     

平板俯冲及其地质效应的研究进展:观测与模拟

平板俯冲是指大洋板块以低角度(10°)或近水平方式下插到上覆板块之下的俯冲样式,仅占现今全球俯冲带的10%.相对于高角度俯冲,平板俯冲对上覆板块内部造成的影响更加显著,引发的地震强度更大,因此平板俯冲具有重要的研究意义.典型平板俯冲所引起的变形会从海沟向上覆大陆内部逐渐传递,并形成一个宽阔的岩浆带.平板俯冲的形成机制仍存在争议,主要包括大洋高原的浮力效应、上覆板块逆冲、板块吸力和海沟后撤等.文章系统分析和总结了以往有关平板俯冲的研究成果,归纳了平板俯冲所产生的地质效应(包括陆内造山和岩浆作用),并着重从数值模拟角度综述了平板俯冲形成机制的研究现状.通过对比得出,在控制平板俯冲形成的各种因素中,上覆板块逆冲和大洋高原是最为关键的两个因素,板块吸力虽有助于俯冲角度的减小,但不足以成为形成平板俯冲的独立条件,而海沟后撤则是形成平板俯冲的必要条件.今后基于数值模拟探索平板俯冲形成机制的工作,需要结合地质、地球物理观测数据,并将洋壳榴辉岩化(负浮力)与大洋岩石圈地幔蛇纹石化(正浮力)的影响加入到模型中,开展三维高分辨率热-力学模拟研究.     

大地震多发于俯冲带和洋底断裂带的交叠区

全世界的大地震都发生在俯冲带,因为在俯冲带中,一个构造板块在另一个之下滑动.但是,俯冲区的哪些地方最有可能发生大地震呢?澳大利亚悉尼大学的科学家研究发现,海底断裂带与俯冲带的交叠区域发生大地震的风险高于其他区域.该项研究成果于2012年12月发表在欧洲地球科学联合会(EGU)的开放获取期刊Solid Earth上.     

日本南海海槽地震区域应力场及其板块构造动力学特征

为了研究海沟型巨大地震发生机制及其构造动力学特征，详细研究了地震活动与震源机制结果，根据地震俯冲带几何形状及其内应力场区域特征，南海海槽下的俯冲带可划分为两段: 东部的四国-纪伊半岛段和西部的九州段. 东部的菲律宾海板块地震俯冲带呈现出低角度俯冲(10°～22°)，且俯冲深度相当浅(60～85km)的特征;而西部九州段的俯冲带为高角度俯冲(40°)，且俯冲深度较深(160km). 东、西部俯冲带内部应力场也截然不同. 东部的四国大部分地区和纪伊半岛的俯冲带内表现为俯冲压缩型应力场， 而西部的九州段则为明显的俯冲拉张型应力场. 本文在综合分析了重力异常、GPS、热流量等地球物理观测结果后指出，南海海槽东部， 即四国-纪伊半岛以南的海槽区域， 具有与智利海沟极其相似的地震发生板块构造动力学背景和高应力积累等特征， 属于年轻活动俯冲带的高应力型俯冲. 而西部的九州段，虽然也是海沟型地震活动区， 但不具有大地震发生的构造动力学背景和高应力积累， 不属于年轻活动俯冲带的高应力型俯冲. 俯冲带年龄的不同很可能是造成南海海槽东、西段板块构造动力学以及应力场不同的根本原因之一.     

洋脊和年轻洋壳俯冲与埃达克岩生成的热模拟

新生代以来 ,环太平洋周边分布的埃达克岩 (Adakite)主要与年轻洋壳俯冲时在 70～ 90km深处的部分熔融有关。利用数值方法 ,模拟了洋壳俯冲的热演化过程并讨论了脱水、熔融对埃达克岩浆活动的影响。结果表明 :仅在活动海岭俯冲前后约 10Ma内 ,年轻的、热的俯冲海洋板片在 75～85km深度范围内 ,温度升高至 82 5～ 10 0 0℃脱水 ,导致年轻洋壳中角闪岩部分熔融 ,形成埃达克岩(Adakite)。而一般洋壳俯冲在 10 0km以下深度才脱水 ,由于脱水区压力较高洋壳自身不能熔融 ,水进入上覆地幔楔状体导致部分熔融 ,形成安山岩 (Andesite     

三维数值模拟研究俯冲区火山的时空活动性

俯冲板块的深部脱水使得上覆地幔含水, 从而降低含水地幔的熔点, 导致上覆地幔部分熔融。 部分熔融的地幔柱一旦喷发到地表就是俯冲带火山, 也形成新的地壳。 相对于周围的地幔来讲, 具有较小密度和黏度的部分熔融地幔的时空活动性就控制着俯冲带火山的时空分布特征。 本文主要回顾近年来运用三维热力学岩石力学模型数值模拟研究与板片脱水相关的俯冲带火山活动的时空分布特性。 结果表明, 部分熔融地幔的有效黏度和密度是影响俯冲板片之上的三维地幔柱横向分布特征的主要因素。 高黏度的部分熔融地幔(10²⁰~10²¹ Pa·s )易于形成近平行于海沟的、 长波长(70~100 km)的、 薄的波状地幔柱; 低黏度(10¹⁸~10¹⁹ Pa·s )的熔融地幔易于形成平行于海沟的, 短波长(30~50 km)的蘑菇状地幔柱和垂直于海沟的山脊状地幔柱。 当部分熔融地幔和周围地幔的密度相差小于50 kg/m³时, 在俯冲板片之上只能形成长波长低幅度(宽50~100 km, 高10~15 km)的地幔山丘。 岩浆产率随着时间的变化反映了火山活动的生命周期性。 板块俯冲速度会影响地幔柱形成的深度和范围大小。 高效率熔融提取会增加新地壳增长总量。 低的板块俯冲速度和低的熔融提取效率会增加上地壳(花岗岩质)和中地壳(英安岩质)化学成分的比例。 数值模拟结果可以很好地解释如日本东北、 新西兰、 南阿拉斯加俯冲区火山的横向分布特征。     

2011年5月中俄边界深震震源机制所展示的太平洋板块俯冲动力作用

太平洋板块向欧亚板块俯冲(常称为日本俯冲带)经日本海沟插入中国东北大陆下约600 km深处,到达吉林珲春一带,造成东北地区频繁发生深震活动.不少研究认为,太平洋板块俯冲是中国东北及邻区岩石圈减薄和伸展作用的重要动力来源.     

马尼拉海沟俯冲带热结构的模拟研究

俯冲带热结构的数值模拟研究是对地表观测研究的重要补充,也是验证地球动力学模型的重要方法.本文沿马尼拉海沟俯冲带东火山链(EVC)和西火山链(WVC)各取一条剖面,依据地质、地球物理条件,进行了有限元热模拟计算.计算过程中,分析了摩擦和剪切热对俯冲带热结构的影响,模拟了EVC和WVC两条测线下俯冲带的热结构,并结合岩石学实验结果预测了俯冲板块发生脱水和部分熔融的位置.模拟结果表明,在100 km深度处,考虑摩擦和剪切热时,俯冲板块表面的温度约为865 ℃;而不考虑摩擦和剪切时,俯冲板块表面的温度仅为770 ℃,二者温差可达95 ℃.在相同深度处,考虑摩擦和剪切热时,在EVC和WVC测线下俯冲板块表面的温度分别为865 ℃和895 ℃,俯冲洋壳底部温度分别为560 ℃和605 ℃.俯冲板块表面少量矿物开始脱水的深度小于50 km,但大量脱水和部分熔融主要发生在深度100 km左右,这与地表观测的火山活动位置一致.     

中国东北地区地震活动特征及其与日本海板块俯冲的关系

分析中国东北地区深震 (mb≥ 6 .0 )及浅震 (MS≥ 5 .0 )的成组性活动特征 ,研究了深震“强震组”与浅震“强震组”的时、空相关性。着重探讨了西太平洋板块与欧亚板块碰撞带的地震分布特征及其与西太平洋俯冲带形态的关系 ,并着重分析了西太平洋板块对欧亚板块地震活动的影响。结果表明 :西太平洋板块俯冲倾角小的地区 ,板块碰撞带地震活动强烈 ,板块俯冲对欧亚大陆的影响也较强 ,俯冲带处于较强的挤压应力状态 ;西太平洋板块俯冲倾角大的地区 ,板块碰撞带地震活动较弱 ,板块俯冲对欧亚大陆的影响也较弱 ,深部俯冲带引张应力增强。分析认为 ,未来 10年中国东北地区将进入浅震“强震组”活动时段 ,期间可能发生MS≥ 5 .0地震 6次左右 ,应加强东北地区的地震监测预报工作     

Nature Geoscience:双俯冲系统使印度板块向欧亚大陆的俯冲速度加快

<正>2015年5月4日,Nature Geoscience杂志发表了题为《双俯冲系统使印度板块向欧亚大陆的俯冲速度加快》(Anomalously fast convergence of India and Eurasia caused by double subduction)的文章,指出地幔中的双重俯冲作用导致一个构造板块向另一个板块之下俯冲,拖动着印度向北迁移,板块下沉的同时拉动与其连接的大陆。地质学家推     

晚始新世以来台湾-吕宋-民都洛地带的地球动力学演化

本文基于三个主要断面描述了台湾-吕宋-民都洛地带(或称为花彩弧)的构造格局。这三个断面是:(1)俯冲和岛弧均活跃的吕宋断面;(2)以碰撞活动为主的台湾断面;以及(3)以俯冲活动为主和碰撞不活跃的民都洛断面。基于地质研究和可利用的地球物理资料,并通过重建晚始新统和现代沉积层序,提出了菲律宾海和欧亚板块边界地区的地球动力学演化模式。其主要地球动力学事件为:(1)早渐新世时期中国南海(S.C.S)开始扩张,与此同时随Zambales和Angot蛇绿岩间吕宋岛俯冲;(2)自晚渐新世到早中新世,中生界(?)海洋盆地沿原马尼拉海沟俯冲;(3)在中新世中期(14—15×10~6年)南海扩张结束,与主要的运动学重建相关的中国南海海洋地壳向中国和Reed海岸-Calamian不活动边缘俯冲;(4)在晚中新世(～7×10~6年)时期,吕宋微地块与中国南海两个边缘开始碰撞;在上新世时期台湾的碰撞仍然活跃,但在民都洛的碰撞停止了。     

南阿尔金早古生代俯冲碰撞过程中的花岗质岩浆作用

南阿尔金俯冲碰撞杂岩带早古生代存在517,501~496,462~451和426~385 Ma四个期次的花岗质岩浆岩.第一期岩浆岩侵位于区内蛇绿岩型镁铁质岩石之中,后三期分别对应于该构造带高压-超高压岩石~500 Ma的峰期变质及其~450和~420 Ma的两期退变质时间.结合区域地质背景、镁铁-超镁铁质岩和高压-超高压变质作用研究成果综合分析,这四期岩浆岩分别是南阿尔金早古生代板块俯冲碰撞过程中,先期俯冲洋壳,之后陆壳深俯冲导致地壳加厚引发下地壳以及深俯冲板片断离导致中上地壳和造山后伸展减薄阶段部分熔融作用的产物.其中,洋壳型埃达克岩的形成时代(517 Ma)为南阿尔金洋壳俯冲作用时限提供了直接约束,陆壳深俯冲引发的高压-超高压峰期变质时代(~500 Ma)作用滞后这一事件约10 Myr,表明南阿尔金早古生代时期由洋壳俯冲转换为陆壳俯冲可能是一个连续的构造演化过程.这四期花岗质岩石与区内蛇绿岩型镁铁-超镁铁质岩石以及高压-超高压变质岩石的形成,共同记录了南阿尔金早古生代时期从大洋俯冲、之后的大陆深俯冲碰撞再到后来深俯冲陆壳折返抬升的完整构造演化过程.     

特提斯演化的关键动力学过程与驱动力

特提斯系统经历了漫长的演化历史,包含了多期次的威尔逊旋回,是研究板块构造与地球动力学的理想对象.特提斯演化的典型特征是一系列大陆块体从南方的冈瓦纳大陆裂解,而后向北漂移,最终与北方的劳亚大陆碰撞拼合.该过程中,多期次特提斯洋盆(原特提斯洋、古特提斯洋、新特提斯洋)的张开和关闭是核心要素.本文以大洋板块的生命周期为主线,将特提斯系统演化分解为大陆裂解、俯冲起始、洋脊俯冲、大陆碰撞等四个关键动力学过程,并系统分析了每个关键过程的控制因素和驱动力.(1)特提斯系统窄条形大陆地体的裂解可能受控于板块俯冲,尤其是俯冲板片的远端牵引作用;而块状印度大陆的裂解及印度洋的张开可能是地幔柱与远端俯冲板块共同作用的结果.(2)特提斯系统周期性的大陆地体碰撞拼合产生多期次的俯冲跃迁,是地体碰撞产生的反推力、洋脊推力及板下地幔流牵引力共同作用的结果,并且岩石圈的弱化是关键因素.(3)洋脊俯冲往往伴随着板片断离,该构造体制的转换可能需要地幔流牵引力的辅助,从而实现板块俯冲的延续性;而洋脊俯冲对上盘和下盘都会产生一定的动力学效应,其特征地质记录可用于反演洋脊俯冲历史.(4)青藏高原的巨大重力势能意味着持续至今的印...     

关于印度与欧亚大陆初始碰撞时间的讨论

关于印度与亚洲大陆初始碰撞时间,目前存在3种主流认识,即(65±5)、(45±5)和(30±5)Ma.文中厘定了5种碰撞判别标志,包括板块运动速率的突然衰减、俯冲型岩浆作用的停止、大陆之间的物质交换、海洋的消亡和构造变形.通过综合分析认为,在上述3种认识中,(65±5)Ma构造事件符合一个判别标志,即物质交换——冈底斯碎屑物质在此时出现在印度板块北缘,不过,在此时冈底斯再次发生大规模的岩浆活动,反映出俯冲作用发生活化,意味着两大陆仍未碰撞.俯冲成因的冈底斯岩浆作用在白垩纪末-第三纪初(72~65Ma)间断了约7Myr,文中提出这可能与构造转换有关,即特提斯俯冲消减带被转换断层置换,亚洲与印度大陆由此呈水平走滑汇聚,到了约65Ma,随着新俯冲带的形成,岩浆作用重新开始,直到约45Ma结束.(45±5)Ma的构造事件导致海相沉积和俯冲型岩浆作用的停止,符合大部分大陆碰撞判别标志,文中定义为初始碰撞时间.(30±5)Ma的构造事件与上述判别标准多不符合,反映的是印度和亚洲大陆大规模陆内汇聚作用,即硬碰撞,由此形成青藏高原现今的地质、地貌格局.文中得出的结论是:印度与欧亚大陆的汇聚并非仅仅是受新特提斯海的俯冲消减协调,两者在足够接近时经历了3个阶段,即早期的水平走滑汇聚(72~65Ma)、初始碰撞((45±5)Ma)和晚期的陆内汇聚((30±5)Ma).     

鄂霍次克微板块东部俯冲带区域地震b值及应力场特征

古登堡-里克特震级-频度关系式中的b值与剪切应力(或偏应力)大小被认为存在着负相关的关系,因此b值常被用作估算区域应力大小的指标.本文利用1970—2018年鄂霍次克微板块东部俯冲带区域的地震目录,使用最大似然法对该区域的b值进行空间扫描,得到了该区域沿海沟走向不同区域及不同深度的b值分布,进而调查与分析其应力状态及地球动力学特征.结果显示不同俯冲区域的b值分布具有4个共同特征:1)地壳范围内的高b值特征,表明其剪切应力较低;2)俯冲板片与上覆板块耦合强烈的区域b值较低,表明该位置剪切应力较高;3)弧前区域b值较高,表明其剪切应力较低;4)海沟东侧的太平洋板块与软流层接触的区域b值较高,表明该位置剪切应力较低.上述这些b值分布结果及其剪切应力分布,是能够与俯冲带的地球动力学结构与特征相关联的.我们也发现在水平方向上,在浅部区域(0～40km深度范围),勘察加地区的剪切应力相对于北日本地区和千岛地区更低;在更深的区域(40～80km深度范围),千岛地区弧前区域的剪切应力较低.由本文俯冲带区域力平衡估算得到的俯冲接触面上的剪应力大小能够解释鄂霍次克微板块东部俯冲带不同接触界面上的b值大小及...     

对日本俯冲带与IBM俯冲带俯冲特征的地球物理研究:来自重力与震源分布数据的启示

日本俯冲带与IBM俯冲带位于太平洋板块、菲律宾海板块和欧亚板块三者的交汇地带,是典型的"俯冲工厂"地区,具有重要的研究意义.本文利用震源分布资料与卫星重力数据对日本俯冲带与IBM俯冲带进行了研究.通过空间重力异常反映了俯冲带地区的区域构造形态,在此基础上基于艾利模式计算了均衡异常以反映地壳均衡特征.利用震源分布资料,分别从垂直俯冲带走向与沿俯冲带走向划定了横截剖面(cross-sections)进行了地震提取,讨论了俯冲带地区的Wadati-Benioff带形态特征,并借助于俯冲带地震等深线图直观描述了俯冲带的俯冲形态.在日本俯冲带与伊豆—小笠原俯冲带各选取了一条典型剖面进行了重力2.5D反演,研究了俯冲带地区的壳幔结构特征.研究结果表明,九州—帕劳海脊与IBM岛弧在均衡异常上存在差异,前者已逐渐趋向于地壳均衡.IBM的Wadati-Benioff带存在明显的南北差异,反映出伊豆—小笠原俯冲板片停留在了660km转换带中,而马里亚纳俯冲板片很可能垂直穿过了这一转换带,造成这种南北差异的原因与板块相对运动、岩石圈黏性和年龄差异以及俯冲板片的重力效应等因素有关.在IBM的中部和南部存在板片撕裂现象.日本俯冲带的俯冲洋壳密度随俯冲深度变化较小,洋幔存在一定程度的蛇纹岩化,地幔楔蛇纹岩化作用不典型,海沟处有一范围较小的含水畸变带;伊豆—小笠原俯冲带俯冲洋壳密度随深度增大而明显增大,洋幔蛇纹岩化程度较日本俯冲带低,地幔楔蛇纹岩化作用强烈,板块交汇处存在明显的蛇纹岩底辟.日本俯冲带与IBM俯冲带一线自北向南板片俯冲变陡,两侧板块耦合度降低,与俯冲带两侧的板块运动速率差异有关.