盈江中强地震序列震源机制及区域地壳流变特征和断层性质研究

2008年云南西部盈江地区连续发生了4次中强地震,本文运用全波形模拟的方法研究了这4次中强地震序列的震源机制解.并对4次地震序列进行了重定位.我们结合由震源机制解得到的主应力轴倾角变化情况,震源深度和重定位深度对盈江地区地壳流变特征进行了分析.分析认为盈江地区下地壳内的岩石并不是完全塑性的,而是具有一定的强度从而可以发生脆性破裂.同时,我们还根据震源机制解对这4次中强地震序列的发震断裂,北东走向的大盈江断裂和南北走向的苏典断裂的断层性质进行了初步分析.分析结果认为大盈江断裂是一主要切割上地壳的左旋走滑断裂.南北走向的苏典断裂是一右旋断裂,其北端切割地壳深度较南端浅.苏典断裂的南端切割地壳深度达到下地壳,且上地壳部分的断裂断层面较陡直,而下地壳中的断裂的断层面比较平缓.盈江位于云南西部的中缅交界地区,目前对这一区域活动断裂的研究较少.本文给出的盈江地区两条活动断裂的初步研究结果,将给关于青藏高原的研究提供来自于喜马拉雅东触角附近断层的信息.     

用震源机制解确定东北地区地壳应力场

利用中、强震震源机制资料和区域小震平均解给出了中国东北地区地壳应力场的分布。由多个震源机制的平均结果得到,东北南部地区(42°30’以南)主压应力方向为NE70°。东北中部地区(吉林省和黑龙江省东南部)主压应力方向近似NE100°,它与深源地震震源机制解P轴一致,可能该区应力场分布受深源地震影响,东北北部地区(黑龙江省和内蒙北部)主压应力方向为NE58°。东北地区浅源地震震源机制解P轴仰角大多数小于30°,表明该区以水平应力为主。由震源机制结果也讨论了中国东北地区地震断层活动状况。     

基性岩流变实验揭示出大陆下地壳流变的复杂性

基性麻粒岩流变实验研究对认识大陆下地壳流变、板内构造变形和强震孕育等具有重要意义.大量基性岩流变实验数据表明,基性麻粒岩流变实验研究集中在单相矿物和两相矿物集合体,对天然基性麻粒岩流变研究很有限.基性麻粒岩流变实验结果的影响因素众多,除了实验条件(如温度、压力、应变速率)外,实验样品的矿物组分、样品颗粒粒度、微量水、熔体、矿物反应等都会影响其流变特性,这导致实验结果的复杂性.因此,根据单相或两相矿物集合体流变讨论大陆下地壳流变结构时,存在很多不确定性,不能满足下地壳流变研究的实际需求.而根据端元组分流变参数和经验方程估计由多相矿物组成的麻粒岩的流变强度,只是一种简单近似,无法完全取代麻粒岩流变实验研究.因此,开展多相矿物基性麻粒岩的流变实验,以获得更接近真实大陆下地壳流变的实验数据,并且用于定量研究下地壳流变,是大陆下地壳流变实验未来发展的方向.在基性麻粒岩流变实验研究中存在的科学问题与技术难题是多相矿物流变、高温部分熔融的影响、矿物反应-流变相互作用,这些问题都有待通过高温高压流变实验进行深入研究.     

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.     

中国及邻区震源机制解的分区特征

利用《中国大陆地壳应力环境基础数据库》收录的中国及邻区2660个地震震源机制解资料(数据截止到2003年底),在分析中国及邻区震源机制解及其分布特征的基础上,重点分析探讨了中国境内6级以上地震的震源机制解的分区特征:东北-华北应力区震源机制解水平最大主应力的优势分布方位为近EW向和NEE向,震源机制解类型相对较为单一,以走滑型为主。华南应力区水平最大主应力的优势分布方位为NW-SE向,震源机制解类型主要是逆断型和走滑型。新疆应力区水平最大主应力的优势分布方位为近SN向,类型也主要是逆断型和走滑型。在青藏高原南部应力区,震源机制解水平最大主应力方位的分布相对比较集中,优势方位为近SN向,类型基本上只有走滑型和正断型2类。而在青藏高原北部及北东边缘应力区,水平最大主应力方位变化较大,震源机制解类型以走滑型为主,同时还有一定数量的正断型和逆断型震源机制解     

基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

震源机制解分类与川滇及邻近地区最新变形特征

以位错理论为依据探讨了地震分类的理论基础,利用美国哈佛大学1977—2008年的震源机制解资料,采用地震三角形分类法,研究了中国川滇及邻近地区震源机制解124例,从地壳脆性变形的角度分析了川滇次级块体的变形形式。结果表明:整体上川滇及邻区的走滑断层、逆冲断层和正断层具有明显的分区性特征,受青藏高原SE方向的挤压,沿着鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带产生了大的剪切位移和变形带;同时,受缅甸弧挤压和四川盆地的阻挡,在缅甸弧前端和龙门山断裂带等地形成了强烈的挤压区,在云南大部分区域形成了扇形剪切应力变形区;而沿鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带所产生的大的剪切位移和变形直接作用在红河断裂带上,造成红河断裂带呈右旋向SE方向错动,引起其后延金沙江断裂至丽江-小金河断裂之间形成大的应力拉张区,构成了现今川滇及邻区地壳变形的最新格局     

用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造

利用中国大陆东部21个台站的43条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料,计算出双台间地震面波相速度频散,采用Tarantola概率反演的方法求得相速度频散曲线的分布,并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像,进而得到中国东部地壳上地幔的S波速度结构.结果表明:我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的趋势,以105°E为界向西地壳厚度逐渐加深到55 km以上,其中有一个北东向的h形地壳厚度的坡度带.豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区.大别山地区和泰山附近地区地壳变厚,但秦岭地区地壳不变厚.上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅,为80-90km,在鄂尔多斯、四川东部以及黔湘地区为120-130km.扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度偏低使低速层的速度反差不明显.滇黔褶皱系的西部在200 km以内的上地幔中未出现低速层.     

用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造

利用中国大陆东部２１个台站的４３条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料, 计算出双台间地震面波相速度频散,采用Ｔａｒａｎｔｏｌａ概率反演的方法求得相速度频散曲线的分 布,并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像,进而得到中国东部 地壳上地幔的Ｓ波速度结构．结果表明：我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的趋势,以 １０５°Ｅ为界向西地壳厚度逐渐加深到５５ｋｍ以上,其中有一个北东向的ｈ形地壳厚度的坡度 带．豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区．大别山地区和泰山附近地区地壳变厚,但秦岭地 区地壳不变厚．上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅,为８０—９０ｋｍ,在鄂尔多斯、四 川东部以及黔湘地区为１２０—１３０ｋｍ．扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度 偏低使低速层的速度反差不明显．滇黔褶皱系的西部在２００ｋｍ以内的上地幔中未出现低速层。     

中国大陆地壳上地幔电性特征

根据大地电磁测深调查结果，编制了中国大陆３０，９０，１５０ｋｍ三个深度的电阻率图以及壳内低阻层和上地幔低阻层的顶面深度图。在９０ｋｍ深度的电阻率图上发现了一个自松辽盆地直到扬子地台西南缘的北东－南西向巨大低阻异常带．１５０ｋｍ深度的电阻率图上显示出在低阻的背景上镶嵌着一些高阻块体．中国大陆的壳内低阻层深度国基本上反映了地温场的特征，壳内低阻层上隆区基本上对应于高地温区．中国大陆的上地幔低阻层深度变化大．最浅处仅５０－６０ｋｍ，大多位于构造活动地区；最深处达２００ｋｍ以上，大部分对应于稳定地区．中国大陆的上地幔低阻层平均深度为１００－１２０ｋｍ，东部浅，西部深。     

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征,对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料,利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料,采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法）,对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０-１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征,以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化,对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。     

大陆下地壳层流作用及其大陆动力学意义

大量的地质和地球物理资料表明 ,年轻的大陆构造活动区的下地壳可能因热软化而出现透入性非地震式顺层韧性流动 ,这种下地壳层流作用驱动大陆上地壳发生地震式脆性断块运动 ,形成盆山格局 ,发生圈层耦合。大陆下地壳低粘度物质顺层流动可能是在地幔岩浆底侵作用为下地壳提供热能和添加幔源物质的基础上 ,并在地幔上升派生的重力和剪切力作用下 ,造成大陆下地壳热软化物质从盆地下部的幔隆区顺层流向相邻造山带之下的幔拗区。在下地壳层流过程中 ,地温场和速度场发生变     

上地幔橄榄岩流变性研究新进展及其地球动力学意义

本文系深部地幔流性研究进展综述文章之一，重点介绍了近年来国际地球物理学界在涉及橄榄岩上地幔流变性的下述三方面取得的进展：（１）化学环境因素对橄榄石高温塑性的影响；（２）高温高压下水在橄榄石晶体中的溶解度和赋存状态；（３）橄榄石多晶体的变形机制转变，并对由此得出的地球动力学意义作了讨论。     

中国南北带地壳上地幔三维面波速度结构和各向异性

本文用长周期763地震仪面波群速度资料反演了中国南北带及邻区的三维速度结构.其中采集238条瑞利波和358条勒夫波混合频散曲线,使用均等显示滤波方法,并以4°×4°为一格将我国境内分为147格.用随机逆反演方法得到了研究区16格的纯路径频散.面波速度结构及演结果表明:1.莫霍界面深度一般在40—50km之间,最深达65km.总趋势是从东到西加深,且在南北带西侧南北两端向中部明显加深,东侧变化小.2.地幔顶部普遍出现很厚的低速层,上界面一般埋深60—80km.上地幔顶盖厚度一般为20—60km,速度为4.30—4.50km/s.3.研究区普遍存在各向异性,而且勒夫波和瑞利波速度的差值(V_(SV)—V_(SH))的绝对值随深度有增大的特点,在南北带南部和西北部V_(SV)—V_(SH)各向异性现象更为明显.     

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征,对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料,利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料,采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法）,对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０—１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征,以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化,对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。     

华北、西南一些地区地震发生在地壳浅部的证据

依据区域小孔径数字地震台网对河北省唐山、张北、怀来,山西省大同和云南省剑川、禄劝、姚安等７次地震的定位或重定位结果,并结合相应区域个别大震用远场资料反演的震源深度结果,以及山西省临汾遥测地震台网重新测定的震源深度结果,与以往地震目录中给出的震源深度测定结果进行对比分析,发现小孔径台网的震源深度测定结果基本分布在地表至地下十几千米的范围内．而以往给出的测定结果中,震源深度大致分布在地表至地下30ｋｍ 的深度上,与其平均值相差一半至一倍,两者之间的差别非常显著．分析认为,小孔径数字地震台网的测定结果可能更接近震源深度分布的真实情况,即上述地区的地震应是发生在地壳浅层内．对造成上述情况的原因,进行了初步的讨论,并提出改善震源深度测定精度的建议和措施．     

日月引潮力与华北地区的地震

分析讨论了日月引潮力变化与1900-1992年间发生在中国华北地区的29次Ms>5.5的地震之间的关系,结果表明这些地震的发生时间与日月在震源区形成的引潮力南北方向的水平分量的变化存在高相关性,日月引潮力分量的变化对这些地震的发生可能有一定的诱发作用。