中国大陆应变应力场研究

根据1999～2009年网络工程GPS观测资料计算得到的应变率参数,研究了中国大陆地壳的应变应力场及其地壳现今的水平活动特征。结果表明,中国大陆地壳西部青藏亚板块的压应力主方向围绕藏南和阿萨姆构造结向北、东、南依次辐射撒开。新疆亚板块自西向东由近SN向变为NE向。中国大陆东部地壳的压应力主方向自北向南由NEE变为近EW向,再变为SEE向。中国大陆主压应力作用强度西部显著大于东部。中国大陆地壳西部强于东部,南部强于北部,现今西部地壳以挤压、走滑为主,东部地壳既有挤压、走滑,也有拉张。     

中国及邻区水平最大主应力迹线的绘制与亟需解决的问题

<正>中国及邻区现代构造应力场在空间分布上表现为大区域同一性与局域的非均匀特征,在时间上具有相对的持续稳定性。然而,中国现代构造应力场的格局明显受制于周边板块的动力学作用,东部的力源主要来自太平洋板块俯冲、菲律宾板块推挤的作用,西部的力源则来自印度板块向北碰撞欧亚大陆而产生的挤压。由于中国大陆地壳复杂的构造格局以及地壳固体介质的不均匀性,这些驱动作用传递引起的地壳应力状态的分布是不均匀的,从而现代构造应力场也具有明显的分区性,表现为不同地区应力方向、应力类型     

川滇块体东缘地壳动力学问题的讨论

从川滇块体东缘的地质构造应力场、地震形变带所反映的构造应力场 ,震源机制解所确定的应力场、地壳应力解除及地壳应力测量所反映的应力场等方面的资料 ,对块体东缘地壳动力学问题进行了讨论 ,结果认为印度板块与欧亚板块的碰撞是川滇块体东缘地壳动力的主要力源。     

川滇块体东缘地壳动力学问题的讨论

从川滇块体东缘的地质构造应力场、地震形变带所反映的构造应力场,震源机制解所确定的应力场、地壳应力解除及地壳应力测量所反映的应力场等方面的资料,对块体东缘地壳动力学问题进行了讨论,结果认为印度板块与欧亚板块的碰撞是川滇块体东缘地壳动力的主要力源.     

中国大陆构造应力应变场现今年变化特征的数值模拟

根据中国大陆活动地块构造、全新世活动断裂、分辨率为1°×1°的中国大陆地壳波速结构等,建立了中国大陆构造应力应变场的二维有限元模型。利用GPS实测资料,导出现今中国大陆构造应力场年平均变化的有限元模型位移速率边界条件,进而通过数值模拟研究了中国大陆现今构造应力应变场的年变化图像的基本特征。研究结果表明:(1)中国大陆现今构造变形的总体特征受控于与周边板块的相互作用,其中印度板块起着主要控制作用。中国大陆西部具有向NNE方向的位移速率,其值在碰撞边界最大,由南至北、由西到东,向北的位移分量逐步减小而向东的位移分量逐步增大;东部地区存在着整体的向东运动,且具有一定的向南运动分量。(2)中国大陆现今地壳应力场近年来处于增强的进程中,且呈现了以青藏高原为中心向东辐射的基本形态。总体特征与中国大陆背景应力场相似,表明了中国大陆现今构造运动的继承性。(3)最大主应变具有明显的西高东低特征,西部构造活动强烈,而东部相对较弱。活动断裂带均为最大主应变的高值区,而它们所围限的活动地块内部的应变相对较小。(4)川滇地区的应力应变场具有特殊性,并非由单纯的板块边界碰撞所控制,周围活动地块的运动、下地壳或上地幔的物质流动以及特殊的边界构造形态(如喜马拉雅东构造结)的作用,均可能成为其区域构造应力应变场的控制因素。     

川滇块体东缘地壳动力学问题的讨论

从川滇块体东缘的地质构造应力场、地震形变带所反映的构造应力场,震源机制解所确定的应力场、地壳应力解除及地壳应力测量所反映的应场等方面的资料,对场体东缘地壳动力学问题进行了讨论,结果认为印度板块与欧亚板块的碰撞是川 滇块体东缘地壳动力的主要力源。     

东南沿海地区的震源机制与构造应力场

本文分析了东南沿海地区70个震源机制结果, 得到本区现代构造应力场的主压应力轴具有扇形分布的特征.东、西两部的震源错动方式截然相反.根据亚洲东南部地块的震源应力场资料, 认为本区应力场及其特征可以从太平洋板块和印度洋板块相对于欧亚板块的运动得到合理的成因解释.      

华北地壳应力场的基本特征

地壳应力场的研究是地震学中的一个基本课题。本文根据对四个方面资料的分析得到了华北地区（φ30°-41°N,λ105°-124°E）地壳应力场的基本特征。这些资料是:1.地震机制,包括1937年至1979年地震的断层面解和最近十多年中的小地震综合断层面解;2.地震时的地面裂缝;3.公元143年至1976年41次M≥6地震的等震线的长轴方位;4.某些大地震地区的大地测量结果。这是一个一致性相当好的应力场,其最大压应力轴为北东东向,最小压应力轴为北北西向,并且都近于水平向。 从一些大地震的观测事实来看,具有这种一致性应力场的范围要比华北地区大,在远离华北的地方,仍表现出同华北以内相似的地壳应力场。这个事实表明,上述地壳应力场的来源,不限于华北地壳内部,而同更大规模的构造运动有关。欧亚板块、印度洋板块同太平洋板块三者之间的相互作用,以及华北所处远离板块边缘的特殊位置,可能是造成该应力场特征的主要原因。     

青藏高原北、东边缘第四纪构造应力场演化特征

由断层滑动资料确定的第四纪构造应力场和晚第三纪以来的地壳形变分析结果,较好地解释了青藏高原北、东边缘自中新世中晚期以来的地壳动力学演化特征:在中新世中晚期至早更新世末期,青藏高原北、东边缘主要受来自印度板块碰撞青藏块体产生的垂直块体边界方向的挤压,在高原周缘主要形成逆断裂．构造应力场以逆断型为主;早更新世末期以后,印度板块继续向北推挤,高原内部挤压变形增大．与此同时,在高原东侧边缘形成北西-南东方向的引张,构成了高原东部块体向东、南东方向滑移的有利条件,从而导致了高原周边一系列断层由逆冲改变为走滑,构造应力场以走滑型为主．其最大主压应力方向相对早期构造应力场发生了一个顺时针方向的旋转．      

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.     

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.     

青海东部地区新生代构造应力场探讨

利用地质、地震、测量及地貌资料确定了青海东部地区的新构造应力场的主应力方向,自新第三纪以来,该区地壳构造应力场相对稳定,可能是印度板块与欧亚板块相互作用的结果。     

我国板内地震和中新生代应力场

根据地质学、地震学和地形测量的资料认为:华北地区第三纪中期地壳应力场有一次重大变化,而中国其它地区自中生代中期以来地壳应力场基本未变。我国地壳应力场的这种布局及其变化看来是起因于中国大陆周围的板块活动。 讨论了我国板内地震和断块构造的关系。指出了值得加强研究的地震区域的某些深部地质现象     

华南块体中部上地壳剪切波分裂特征

本文采用剪切波分裂分析方法,使用华南流动地震台阵(HN Array)和国家地震台网记录的近场波形资料,分析华南块体上地壳介质的地震各向异性特征.结果显示,华南块体快剪切波优势偏振方向整体表现为近东西向,与区域最大主压应力方向基本一致.结合华北块体地震各向异性特征,推测太平洋板块西向俯冲和菲律宾板块北西向俯冲作用,是中国大陆东部中上地壳各向异性的重要构造背景,导致中国大陆东部表现出近东西向的构造应力特征.苏鲁—大别造山和江南造山带的快剪切波偏振方向发生明显区域性变化,揭示了块体之间相互作用产生局部复杂构造特征和应力分布特点.研究显示,各向异性观测结果会因地壳结构的多样性变得复杂,通过江汉盆地的地震各向异性特征揭示出盆地内存在不同尺度的应力场.研究认为,岩石组分对中上地壳地震各向异性有重要贡献,华夏块体东部广泛存在的变质岩导致东西华夏块体各向异性偏振方向存在明显差异.     

东亚地区现今构造应力图的编制

利用2993个浅源地震的地震矩张量解、404个Ｐ波初动方向震源机制解和47个深井孔的孔壁崩落资料，编制了东亚地区现今地壳构造应力场主应力方向和应力类型分布图．按200km的等距格点，算出有资料地区各格点半径为200km范围内的平均应力方向，绘制了平均主应力方向分布图，并绘制了东亚地区的震源机制解分布图．主应力方向分布特征表明，东亚地区的现今构造应力场除受印度 欧亚板块碰撞的强烈影响外，俯冲带的弧后扩张亦有重要影响．喜马拉雅山弧处的大陆碰撞和缅甸山弧处的弧后扩张之联合作用可能形成了青藏高原东南部主应力方向的显著转动．菲律宾海板块与欧亚板块在台湾的碰撞与琉球岛弧弧后扩张的联合作用影响了中国东部的应力场．爪哇海沟俯冲带的弧后大片地区现今没有强震活动，这里的弧后扩张可能是造成东南亚地区物质容易向南运动的因素．青藏高原内部大致以昆仑山为界，北部和东北部是大陆内部的宽阔挤压带，南部和西南部地壳上部主要处于正断层型应力状态中．      

岩石圈根拖曳作用在青藏高原西部和东部造山中的比较研究

根据地球物理探测资料,基于二维模型,利用黏弹性有限元方法,研究青藏高原西、东剖面的地壳均衡和岩石圈根拖曳的构造应力机制.数值模拟结果表明,青藏高原西部（B B′剖面）的造山水平挤压力主要来源于岩石圈根的向下拖曳,印度板块向北挤压为次要因素,形成“山隆盆降”的地表形态;而青藏高原东部（A A’剖面）岩石圈根向下拖曳还不足以形成硬上地壳中挤压造山的主要力源.对比结果认为,青藏高原的深部层圈结构和应力体系在西、东部存在明显的差异,反映了高原内部造山演化的西、东分异特征.     

中国大陆东部强震活动空间分布的不均匀性及其地震力学含义

中国大陆东部(107°5E以东)地震频度和强度沿经向分布的显著差异,是划分地震区的重要依据之一,可以用四条纬线(26°N,29°N,34°N和42°N)将中国东部划分为五个地震区。t—检验表明,它们之间的显著差异的置信水平很高。 中国大陆东部地震活动空间分布的分段性类似于沿着欧亚板块与北美—太平洋—菲律宾海板块之间界面上的分段性,它可能标志着其间应力状态存在某种相关。中国大陆应力场的有限单元法数值模拟支持这种设想。     

岩石层应力场的起源（一）

构造应力场是地质学一项很重要的研究内容，因为它是记录岩石层动力过程的一个重要因素。在阐述现今岩石层应力状态的起因时，我们利用有关地球岩石层的有限元模型来计算地幔流动、地壳非均匀性、地形等诱发的应力，并且将其与板内应力的观测结果(如世界应力图)进行比较。我们探索了岩石层非均匀性的两种模型，一种是基于地震和其他观测约束的模型(Crust2．0)；另一模型假定地球处于均衡补偿状态。我们在对地幔牵引力的计算中考虑了两种不同的地幔密度非均匀性模型：一种是基于过去180Ma的板块消减历史的模型，这一模型在精确重现现今大地水准面和新生代板块速度方面证明是成功的；另一种是从地震层析成像结果推断出的模型。我们考察了不同的地幔粘性结构假设对计算结果的影响，以及由软弱板块边界表现出的横向粘性变化对计算结果的影响。尽管在一些地区预测值和观测值的一致性较差，但我们仍发现，将地幔和岩石层应力源都包含在内的综合模型计算结果与应力场观测值符合程度是最好的(约有60％的方差减小量)。只引入地幔牵引力所得到的应力场显示出更大程度上的长波结构，比在应力观测中所看到长波成分更明显，在某些径向地幔牵引力明显较强的地区(如东南亚和西太平洋)，计算结果与观测值的一致性非常好。单由岩石层非均匀性所产生的应力场强烈依赖于我们所假定的地壳模型：尽管根据地球均衡补偿模型计算出的结果与观测值出入很大，但基于Crust2．0模型的计算结果与观测结果一致性却很好，与只含地幔牵引力模型的结果拟合程度差不多，并且在某些地形因素影响很大的地方(如安第斯山脉，东非)拟合得也非常好。对此有一个可能的解释，那就是应力场受地幔粘性横向变化的影响显著。该横向变化使得岩石层和地幔之间出现不同程度的解耦现象，这就使得地幔特征在某些地方占优势，而地壳特征在另外一些地方占优势。均衡补偿地壳模型的计算结果与观测结果一致性较差以及两种地壳模型之间存在的较大差别，这两者说明了研究地形动态变化的重要性，并且地壳结构和流变性也确实存在着不确定性。另外，我们也考虑是否存在这样一种可能性，即从浅层地壳获得的应力观测值也许不能反映整个板块的应力状态；由于岩石层流变性横向和径向的变化，板块上部的应力至少可能部分地与大尺度板块驱动力解耦。     

中国大陆及邻区构造应力场成因的研究

利用震源机制解等资料, 运用伪三维遗传有限单元法反演了中国大陆及邻区构造应力场的成因. 反演结果显示, 板块边界力对中国大陆应力场起主导作用, 中国大陆及邻区受到印度洋板块、菲律宾海板块以及太平洋板块的共同推挤作用. 其中印度洋板块的作用力最大, 力的作用方向为北北东向; 菲律宾海板块作用力次之, 方向为北西向; 太平洋板块对中国大陆的作用方向为南西西向. 中国大陆及邻区除受到三大板块的边界力作用外, 还受到局部地区的地形扩展力和下部地壳对上部地壳的拖曳力作用, 其大小对应力场的影响不容忽视. 青藏高原东部地区的下部地壳对上部地壳有拖曳力作用. 青藏高原四周的地形扩展力方向垂直于等高线, 指向高原外侧; 中国大陆地形二级阶梯的东缘, 即从大兴安岭、太行山脉、巫山到雪峰山一线, 也有地形扩展力的作用, 其作用力的方向与地势落差方向一致.     

福建及沿海地区地震活动力源探讨

综合地震震源机制解和地壳形变观测资料的研究, 求得福建及其沿海地区现代震源应力场, 认为这与台湾地区、 台湾海峡应力场相互衔接, 主压应力轴优势方位为NW-SE向, 力轴仰角较小, 应力场近于水平挤压, 形变场反映近期福建沿海亦受北西方向, 接近与海岸垂直的挤压力。 进一步分析该区域内的断裂构造特征和地震活动强度由东至西逐渐减弱的规律, 认为菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用力不仅是台湾强震力源所在, 而且其影响向西扩展, 福建及其沿海地区地震活动主要力源仍然是来自这两大板块的相互作用力。