从垂向俯冲到斜向俯冲：爪哇和苏门答腊之间的构造关系

通过对毕鸟夫带滑动向量的研究表明,印度一澳大利亚和东南亚板块之间发生着接近N-S向的汇聚运动。因此,沿着苏门答腊的俯冲运动是斜向的,而在爪哇岛西南部则几乎是垂向的俯冲运动（图1）。苏门答腊下方的斜向俯冲运动导致了汇聚运动的分离,走滑分量沿着苏门答腊主走滑断裂和明打威断裂被吸收。基于地震证据和对俯冲运动有关的深层地震的研究表明,在苏门答腊南部和巽他海峡下面,俯冲板块内部呈不连续状态。有研究者认为两个俯冲带之间的转换带发生在爪哇西南部。     

台湾及其附近海域区域地质特征与新构造运动

台湾位于欧亚板块与菲律宾海板块的交界带,中中新世开始的吕宋岛弧与欧亚大陆边缘碰撞造山运动形成了现今台湾及其附近海域的基本构造格局和特有的区域地质特征。通过对台湾岛地质考察和研究区各种调查资料的分析,总结台湾及其附近海域区域地质特征,具有出露地层新、构造活动年轻且强烈、受马尼拉和琉球两个俯冲带共同影响等特点;研究区的新构造运动主要受到弧陆碰撞的影响,表现出各种断裂作用极其发育、逆冲-褶皱带多见、火山和地震活动频发、地热温度比较高等特征,研究区中西部麓山带和台东纵谷-海岸山脉以及台湾南部和东北部海域是新构造运动的活跃区。     

苏门答腊俯冲带的海底形态:强地震导致表层断裂?

2004年11月26日发生在苏门答腊—安达曼群岛俯冲带的9·2~9·3震级的强地震是有史以来报道过的最大的地震之一。地震引发了海啸,给印度洋周边国家造成空前的灾难。断层断裂区约为(1 200~1 300)×150 km2,滑动达10~20 m。苏门答腊俯冲带体系经常遭受8~9震级的地震,1797、1833、1     

无震脊或海山链俯冲对超俯冲带处的地质效应

全球海底分布着众多的无震脊或海山链,且在太平洋、印度洋及大西洋均存在靠近俯冲带的海岭。除小安德列斯弧外的巴拉克达脊和蒂勃朗脊起源自转换断层外,一般认为它们由与板块构造动力学迥异的地幔柱动力学所形成的。在板块汇聚边缘处,与扩张脊处所形成的正常洋壳一起,无震脊或海山链俯冲于陆缘弧或洋内弧之下,其对弧及弧后地区的地质效应(构造、地貌、地震以及岩浆作用等)有别于正常洋壳俯冲。无震脊或海山链的俯冲通常造成俯冲带地区的上驮板块的局部异常抬升、俯冲剥蚀作用效应的加强、海沟的向陆迁移以及地震强度的增加。同时,无震脊或海山链俯冲时,其携带的具富集地球化学特征的物质不仅影响着地幔地球化学,也对弧及弧后火山熔岩化学产生明显影响,并对超俯冲地区的热液矿床的形成产生重要影响。最后,本文指出了我国有关无震脊或海山链俯冲的可能的研究方向包括黄岩海山链俯冲对吕宋岛弧的可能影响、印度洋无震脊俯冲对青藏高原局部地区的影响,有我国学者参与的IODP344航次的研究对象——科科斯脊俯冲对哥斯达黎加地震成因的效应以及位于西太平洋地区靠近俯冲带的一些无震脊等。     

中国南部海域主要断裂类型、分布及地质特征

中国南部海区及邻域1∶1 000 000地质地球物理系列图已编制完成并即将出版,区域构造图是其中的主要图件之一,据此成果,讨论了中国南部海域主要断裂类型、分布及地质特征。主要断裂类型有俯冲带、碰撞缝合带、转换断层、扩张脊型断裂、大型走滑断裂及深大断裂等。根据断裂规模及控制的地质构造单元性质划分出了一级断裂和二级断裂。一级断裂主要是指俯冲带、碰撞缝合带或者控制构造域、地块之间界线的深大断裂;二级断裂主要是控制隆褶带、海盆区以及大型沉积盆地的深大断裂。这些断裂大多具有形成时期早、规模大、断层延伸远、断距大甚至多次活动的特征。     

东海微板块的南北分块与水平运动

前晚白垩世,闽浙-朝鲜二古沟-弧系和琉球沟-弧系组成古双俯冲带,东海微板块的构造运动受制于双俯冲带的作用.东海微板块基底和琉球岛弧的南北三分态势,是由于西侧二古为-弧系的不同区段对物质和应力的消减作用存在非均一性,从而在双俯冲带的作用下,导致东海地壳水平运动作差异性调整,而由此产生的NW向断裂分割的结果.     

板块俯冲侵蚀雅浦岛弧的地形制约

俯冲侵蚀是一种将地壳及岛弧物质从弧前搬运走的地质过程,会导致弧前物质的缺失,这种地质过程普遍地出现在汇聚型板块边缘。雅浦海沟位于加罗林板块与菲律宾海板块之间,是一个活跃的俯冲带。利用2015年中科院海洋所在西太平洋雅浦海采集的最新的多波束和地震数据,给出了雅浦海沟发生俯冲侵蚀的直接证据:(1)雅浦海沟具有异常短的沟弧间距(41km);(2)海沟呈不对称的"V"字形,增生楔缺失;(3)俯冲板片基底起伏程度大,加罗林洋底高原上洋脊、海山、地垒地堑构造发育;(4)海沟内壁斜坡较陡,弧前斜坡坡度的平均值约8.69°,雅浦海沟的弧前增生楔缺失。揭示了雅浦海沟南北两侧俯冲侵蚀模式的差异,北部的俯冲侵蚀主要由于洋底高原上地垒地堑与上覆板块的摩擦造成,板块之间可能不是直接接触,存在"剥蚀带";南部的俯冲侵蚀主要由于洋底高原上的海山与上覆板块的摩擦造成,板块之间可能是直接接触的。     

珠江口盆地中新生代主要断裂特征和动力背景分析

对新处理及新采集的地质地球物理资料进行综合分析,结合前人研究成果,编制了中生代和新生代珠江口盆地主要断裂图,讨论了主要断裂的存在证据、展布形态、活动性质以及它们与盆地各级构造发育的关系等基本特征,并初步分析了它们形成演化的地球动力学背景。珠江口盆地断裂主要由NEE向和NW向断裂组组成,其次为NWW向断裂组和NE向断裂组。中生代西太平洋俯冲带呈NESW向穿过南海东北部,相伴的有NE向火山弧、弧前盆地等压性构造和NW向左行走滑断裂,构成左行压扭体系。晚白垩纪至新生代NEE及NWW向断裂带控制了大规模张裂和沉积盆地的形成,又被NW向断裂带错切,形成了南北分带、东西分块的构造格局,显示了右行张扭应力场特征。     

千岛-勘察加俯冲带俯冲特征的空间差异性及成因的初步探讨

基于地震震中分布、地震层析成像方法,系统阐述了俯冲带从南到北俯冲角度、俯冲深度、形态以及板上地幔楔熔融程度等方面的空间差异特征,同时结合岛弧火山岩中的Sr、Nd、Pb同位素信息进一步探讨了该区域岩浆作用的空间差异性,最终将千岛-勘察加俯冲带分为6段。综合以往研究可知,俯冲带分段性的成因比较复杂,与岩浆源区地幔中流体成分和含量、板片与海沟的汇聚速率、沿贝尼奥夫带的应力状态等皆有着密切的联系,而基于板块运动模型,板片的汇聚速率与俯冲结构的空间差异性有着较好的对应关系,因此本研究认为板片的汇聚速率是影响该地区空间差异性的重要因素,而更系统的成因有待进一步研究。综合分析千岛-勘察加俯冲带的俯冲特征对于丰富研究区板块构造理论,深入理解俯冲带动力学过程具有重要意义。     

中国东南大陆边缘带岩石圈三维结构-动力学型式

通过中国东南大陆边缘至菲律宾海域太平洋间过渡带人工地震测深和天然地震面波层析成像的构造解析,发现大陆至大洋间的过渡带岩石圈存在不同的结构样式和动力学型式,结合地质学、构造地质学、地球化学和地球物理学其他标志的综合研究,建立起中国东南大陆边缘带岩石圈3种结构-动力学型式：盆岭结构伸展动力学型式（南海北部式）、弧陆楔状结构-碰撞楔入动力学型式（台湾式）和沟弧盆结构-俯冲动力学型式（东海式）。在论述中国东南大陆边缘带岩石圈3种三维结构特征的基础上,探讨了该区岩石圈3种基本动力学型式及其地质意义。     

Impacts of the 26 December 2004 tsunami in Eastern Africa

The tsunami of 26 December 2004 was the largest ever recorded in the Indian Ocean, triggered by the 3rd largest earthquake in 100 years measuring 9.2 moment magnitude. The epicenter of the earthquake was off Banda Aceh on the Indian Ocean coast of the island of Sumatra in Indonesia, centered at 3.316°N, 95.854°E. A sudden upward movement of the seafloor that averaged ∼6 m occurred along almost 1300 km of the north-east Indian Ocean plate at 0059 Coordinated Universal Time (UTC) and lasted 8 min. Because of the lack of preparedness and absence of warning systems in the Indian Ocean the tsunami spread silently across the ocean over a span of 8 h causing massive destruction including the deaths of over 250,000 people, with maximum damages occurring in Indonesia, Thailand, Sri Lanka, India and the Maldives. Moderate to low damages were recorded in the Seychelles, Socotra (Yemen) and Somalia, though in the latter a highly vulnerable town was impacted resulting in over 300 deaths. Most of eastern Africa was spared massive damages from the waves due to (a) distance from the epicenter (>6000 km), (b) the dissipation of energy of the tsunami by shallow banks in the middle of the Indian Ocean (the Seychelles banks, Saya de Malha and Cargados Carajos Shoals) and (c) at least for Kenya and Tanzania, the first and largest waves hit at low tide. In Kenya and Tanzania these factors resulted in the waves being experienced as tidal surges of 1–1.5 m amplitude lasting 5–10 min. Damages recorded for eastern Africa include 11 deaths in Tanzania and 1 in Kenya, of people walking and swimming over shallow intertidal flats being trapped by the advancing and receding tidal surges, damage to boats anchored in shallow water and inundation in Mauritius and Rodrigues. Official information, warning and response networks were nonexistent, and even when an official response was generated in Kenya the public demonstrated no faith or willingness to act on warnings from officials such as the police. Importantly, information on the tsunami and the generation of an official response was dependent on two technologies, satellite television and mobile telephony, and these should be built into future warning systems as key mechanisms and backups to official information and warning networks.     

马尼拉俯冲带潜在地震海啸对华南沿海的影响

马尼拉俯冲带潜在地震海啸对我国南部沿海城市构成巨大威胁,利用情景式数值模拟技术重构灾害过程并评估危险等级有助于理解南海海啸传播规律并指导预警预报和防灾减灾工作。根据美国太平洋海洋环境研究中心(Pacific Marine Environmental Laboratory, PMEL)发布的马尼拉俯冲带断层参数设计M_w 7.5、M_w 8.1和M_w 8.5三个震级下共19个震源,应用非静压海啸数值模型(Non-hydrostatic Evolution of Ocean WAVE, NEOWAVE)模拟各震源激发海啸在南海海盆的传播过程,通过最大波辐和测点时间序列发现海啸波能量传输分布并评估代表区域危险等级。研究表明, M_w 7.5级地震海啸对我国南部沿海的影响较低,波幅一般不超过30 cm; M_w 8.1级地震海啸对华南沿海主要造成太平洋海啸预警中心定义的Ⅱ或Ⅲ级海啸危险等级,海啸影响范围和能量分布特征由震源位置决定; M_w 8.5级地震海啸主要对中国沿海构...     

“3.11”日本地震海啸及南海和琉球群岛假想地震海啸对福建近海影响的数值模拟

福建地处西北太平洋沿岸,在环太平洋地震带附近,是海啸灾害潜在风险区.＂3.11＂日本地震海啸,福建沿岸验潮站就监测到其海啸波.利用CTSU地震海啸数值模式,模拟了＂3.11＂日本地震海啸对福建近海的影响,模拟结果与实况较吻合.同时,利用该数值模式模拟分析了可能来自于琉球群岛和南海附近海域的地震海啸对福建近海的影响,分析表明,如果在琉球群岛海域（28.0°N,129.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4.5 h左右抵达福建北部海岸,最大海啸波幅可达2 m;如果在马尼拉海沟附近海域（17.5°N,119.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4 h左右抵达福建南部海岸,最大海啸波幅可达3 m,均会给福建沿海地区带来灾害性影响.为此,本文亦针对性提出了防范地震海啸的一些措施与建议,为福建省海洋防灾减灾提供参考.     

南海海啸在泰国湾海域的共振响应

马尼拉海沟具备引发地震海啸的条件,是南中国海主要的潜在海啸发生区。南中国海西南部泰国湾海域和纳土纳海域地形复杂、多独立的半封闭水域,海啸波极易在该区域形成水波共振,加剧其灾害影响。采用COMCOT海啸模型模拟了马尼拉海沟断裂带发生9.3级地震时引发海啸的长时间传播过程,并基于水波共振理论分析其在不同尺度下的共振特性。结果表明,海啸波在曼谷湾至邦加—勿里洞岛间引起了明显的纵向第一、二模态(3 360.0 min、1 440.0 min)水波共振,在泰国湾至邦加—勿里洞岛之间引起了明显的纵向第二、三、四模态(775.4 min、560.0 min、373.3 min)共振,而在泰国湾至印度尼西亚沿岸引起了明显的纵向第二、三、五、七模态(1 008.0 min、630.0 min、373.3 min、252.0 min)水波共振。此外,海啸波不仅在泰国湾引起了明显的纵向第一、三、四模态(560. 0 min、252. 0 min、179. 4 min)共振,还在其横向出现了明显的第一、二、三模态(480.0 min、252.0 min、179.4 min)共振。     

Tsunami Inundation Modelling for the Coast of Kerala,India

The disastrous tsunami of December 26, 2004, exposed the urgent need for implementing a tsunami warning system. One of the essential requirements of a tsunami warning system is the set up of tsunami inundation models which can predict inundation and run-up along a coastline for a given set of seismic parameters. The Tsunami Warning Centre and the State/District level Disaster Management Centres should have tsunami inundations maps for different scenarios of tsunami generation. In the event of a tsunamigenic earthquake, appropriate decisions on issue of warnings and/or evacuation of coastal population are made by referring to such maps. The nature of tsunami inundation and run-up along the Kerala coast for the 2004 Sumatra and 1945 Makran, and a hypothetical worst-case scenario are simulated using the TUNAMI N2 model and the results are presented in this paper. Further, scenarios of tsunami inundation arising out of possible rise in sea level as projected by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 2001) are also simulated and analysed in the paper. For the study, three representative sectors of the Kerala coast including the Neendakara-Kayamkulam coast, which was the worst hit by the 2004 tsunami, are chosen. The results show that the southern locations and certain locations of central Kerala coast are more vulnerable for Sumatra when compared to Makran 1945 tsunami. From the results of numerical modelling for future scenarios it can be concluded that sea level rise can definitely make pronounced increase in inundation in some of the stretches where the backshore elevation is comparatively low.     

南海主要岛礁概率海啸风险评估

影响地震海啸的震源参数众多且具有很强的不确定性,充分评估海啸风险需要大量的情景模拟.本文基于建立的概率海啸风险模型,采用一种高效的海啸模拟方法,评估了南海主要岛礁的概率海啸风险.通过对历史地震数据的分析,综合考虑震级、震中位置、震源深度的随机性,形成了百万数量级的潜在地震情景集,并通过叠加近似方法实现了大量地震情景引发...     

再论台湾岛及邻近海域强震前的中强地震条带现象及成因初探

台湾岛1999年9月21日在南投发生7.6级地震前有出现地震条带现象,在2005年工作的基础上继续用地震条带方法对2004年12月台东海外7.0级地震、2006年12月高雄海外7.2级地震和2016年2月6日高雄6.7级地震前的地震图像进行分析发现,这3次地震前也存在ML5.5级以上地震条带现象,说明近年来台湾岛及邻近海域强地震前都有地震条带出现.对这些条带形成的原因进行分析后认为:EN向地震条带是受菲律宾板块挤压形成的,沿台湾岛东部海岸排列的地震条带是受台湾岛东部的地震断层影响形成的,沿琉球海沟方向排列的地震条带是受琉球海沟断裂带影响形成的.研究结果对台湾岛及邻近海域的地震预报具有参考意义.     

南海潜在海啸灾害的模拟

结合南海海域的地形条件、地质构造、地震学特征以及历史地震记录,在回顾总结国内外学者研究的基础上,分析了南海可能引发地震海啸的震源区域,并讨论了在我国南海沿岸发生海啸灾害的潜在可能性。采用目前在国际上广泛使用的COMCOT海啸模式,对马尼拉海沟的潜在地震引发的海啸进行了数值模拟计算,计算中包含了由地震参数到海面初始变形的转换、海啸的深水传播过程以及海啸的浅水传播过程。采用三重嵌套网格,外层网格对应于大范围的深水区域,使用球坐标系下的线性控制方程;第二层网格对应中等范围的较浅水区域,使用球坐标系下的非线性控制方程;第三层网格对应小范围的浅水区域,使用直角坐标系下的非线性控制方程。由模拟计算得到的海啸传时分布、近岸海面升降强度、四个特定点上海面高度随时间变化等的结果表明,我国南海沿岸遭受海啸袭击的可能性是存在的,应进一步对南海海啸进行监测、预警和研究。COMCOT模式性能良好,可用于对南海潜在地震海啸的进一步模拟研究。     

基于数值模拟的渤海海域地震海啸危险性定量化研究

根据地震海啸产生的条件,结合渤海海域的地形特征、地质构造、地震学特征和历史地震及海啸记录对渤海海域潜在的地震海啸进行了数值模拟研究。分析了渤海可能引发地震海啸的震源区域,讨论了渤海发生海啸灾害的可能性。文中通过数值模拟再现了渤海历史上几次规模较大的地震事件可能引发的海啸情景,研究分析了可能的地震海啸在渤海及周边海域的传播过程及波动特征.地震海啸传播模型采用基于四叉树原理的自适应网格加密技术,有效解决了局部分辨率与计算效率之间的矛盾。数值计算包括地震海啸产生及传播过程。利用该模型对渤海潜在的地震海啸进行了数值计算,基于数值计算结果定量阐述了渤海海域潜在地震海啸对渤海局部岸段及北黄海沿岸的影响,给出了渤海可能地震海啸危险性划分;研究结果将为我国海啸危险性分析和海啸预警技术研究工作提供技术支持。     

渤海海域地震海啸灾害概率性风险评估

渤海作为我国地震活动性最为活跃的近海,其地震海啸风险不可忽视。本文应用概率性海啸风险评估方法对渤海周边区域的海啸风险进行评估。根据历史地震目录建立了渤海区域的震级-频率关系,基于蒙特卡洛算法随机生成了一套10万年的地震目录,最终通过对地震事件的海啸数值模拟及最大波幅的统计分析给出了环渤海区域典型重现期的最大波幅分布以及重点城市的海啸波幅曲线。评估结果表明,渤海地区海啸风险主要集中在渤海湾和莱州湾周边,波幅可达到1~3 m,辽东湾地区海啸风险较低。