横向黏度变化的全地幔对流应力场初步研究

将地幔地震波速度异常转换为地幔横向黏度变化(达到3个数量级),在球坐标系下计算了瑞雷数为106、上边界为刚性、下边界为应力自由等温边界条件下的岩石层底部的地幔对流极型和环型应力场.结果表明,地幔对流极型应力场与地表大尺度构造具有良好的对应关系:俯冲带和碰撞带的应力呈现挤压状态,而洋中脊处的应力则呈现拉张状态.地幔对流环...     

卫星重力资料揭示的新疆天山地区构造动力学状态

利用最新的地球重力场模型,计算了新疆及邻近地区的自由空气重力异常、大地水准面扰动异常、地壳和上地幔平均密度异常以及地幔对流引起的岩石层底界面粘滞应力场分布．根据计算结果,对新疆天山地区的构造动力学特征进行了分析和推断,认为天山处于地幔对流形成的挤压沉降环境中,在南北不对称的挤压应力作用下快速隆升,挤压应力场中心在天山以南．这种应力场特征有利于塔里木板块向天山之下俯冲的观点．天山南北两侧的准噶尔盆地南缘和塔里木盆地北缘,是地壳内质量缺失区,是由于南北两侧地壳向天山下挤压而弯曲造成的．中国天山东段的深部密度分布特征与中段和西段的不同,可能是地幔对流分布的东西向差异造成的．      

地幔对流对全球岩石圈应力产生与分布的作用

利用动力学模拟方法研究地幔对流对于大尺度岩石圈内部应力场形成的作用. 地幔物质内部的密度横向非均匀及表面板块运动引起地幔流动,并在岩石圈底部产生一个应力场. 该应力场作为面力将造成岩石圈本身变形,从而产生岩石圈内部的应力分布. 模拟计算结果表明,大部分俯冲带及大陆碰撞带区域应力均呈现挤压特征,如环太平洋俯冲带及印度－欧亚碰撞带等;而东太平洋洋脊、大西洋洋脊及东非裂谷处应力状态均表现为拉张;并且绝大多数热点位置处于应力拉张区域,这与目前对全球构造应力状态的理解是一致的. 计算的岩石圈内部最大水平主压应力的方向与观测表现出相当的一致,其结果总体上吻合得较好,然而在局部区域（例如西北太平洋的俯冲带、青藏高原等地区）存在着较大的差异. 研究表明,地幔对流是造成岩石圈内部大尺度应力状态及分布的一个重要因素.     

基于震源机制解的鄂霍次克微板块东部俯冲带地区构造应力场反演

基于国际地震中心(ISC)提供的1970年1月～2016年12月期间的地震震源机制解,对鄂霍次克微板块东部俯冲带地区进行了应力张量反演,得到了日本海沟、千岛海沟和勘察加海沟3个俯冲带区域的构造应力场特征。研究结果显示:①海沟地区浅部区域(h100km)的水平主压应力轴与西北太平洋板块的俯冲方位一致,与海沟走向近似垂直,其洋壳一侧以拉张型应力状态为主,而陆壳一侧则以挤压型应力为主,且在弧后区域均存在拉张的应力状态;80～200km深度范围区域表现出双地震带"Ⅰ"型构造应力场特征。②日本海沟带由于俯冲角相对较小(相比于千岛海沟和勘察加海沟),水平方向沿NWW向延伸更远,大洋板块与上覆板块之间耦合更加强烈,逆冲型地震发生数量最多。③对于深部区域(h300km),千岛地区应力场表现出非均匀性特征,可能是由地幔阻力导致的;而勘察加地区应力场表现出拉张型,可能是因为俯冲板片的拉伸拖曳作用更强。     

大别造山带构造演化的数值模拟

利用有限元数值模拟方法,分析了地幔热物质侵入到地壳中对大别地区构造应力场、位移场的影响．数值模拟结果表明:地幔热侵入体在大别地区上地壳内形成张应力区,在与扬子板块水平向挤压共同作用下,造成大别山地区两端挤压、中部拉张的动力环境,同实际观测到的断层表现一致．并进一步讨论了过渡区域可能的演化趋势．      

帕米尔—兴都库什地区构造应力场反演及拆离板片应力形因子特征研究

从Global CMT目录搜集了1976年1月至2016年6月之间的震源深度大于70km的255个震源机制解,用阻尼应力反演方法,分70～160km和170～310km两个深度,计算了帕米尔—兴都库什地区的构造应力场;同时以10km为间隔计算了兴都库什地区深度介于70～310km之间的应力形因子.得到以下初步结论:兴都库什板片向下俯冲和帕米尔地区断裂带的横向拉张,可能是导致应力场不同的原因.兴都库什俯冲带与帕米尔俯冲带碰撞,导致交汇地区(37°N—37.5°N)的应力场参数突变.兴都库什俯冲板片受到深部温度、压力等因素,出现薄弱面进而形成拆离板片.其脱离了主俯冲板片的束缚后,重力的上下拉张作用导致空区附近张轴倾伏角接近90°,拆离板片俯冲至上地幔不连续面,导致板片部分熔融进而应力形因子随着深度变小.而拆离板片受到地幔挤压其内部发生破碎,其压应力轴由西部的NS到东部NW-SE方向偏转及纵向张应力轴倾伏角变小.     

2015年3月新不列颠MS7.4地震震源及邻区构造应力场特征

2015年3月30日至5月15日,巴布亚新几内亚-新不列颠地区发生了一系列地震.为研究该地区的构造应力环境及孕震背景,本文基于Global CMT目录,对新不列颠区域浅部进行构造应力场反演,拟得到高精度的应力图像.反演结果显示：（1）沿着南、北俾斯麦块体边界的区域构造应力场呈走滑体系,最大主压应力轴方位呈SWW-NEE向.（2）所罗门海的NW和NE走向的海沟处于压缩状态,所罗门海块体向新不列颠和所罗门群岛俯冲的板块弯曲部分是局部拉张.（3）受俯冲带的北向推挤,南俾斯麦板块顺时针旋转的挤压,太平洋板块向西部运动汇聚作用,新不列颠岛东北部与新爱尔兰岛南部交汇区域呈现明显非均匀应力状态.（4）此次地震序列的大多数走滑型和逆冲型地震,可能是所罗门海块体俯冲运动,和南俾斯麦块体与太平洋板块的近EW向挤压作用共同引发.     

松辽盆地北部深层断陷沙河子组末期反转构造及对天然气成藏的影响

通过地震剖面解释和平衡剖面分析认为松辽北部断陷期挤压反转构造有三期;总结了沙河子组末期的反转构造样式;并分析了反转构造的平面分布规律及产生的动力学机制;研究认为沙河子组末期反转构造对构造圈闭的形成和天然气生储配置有积极作用。     

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.     

基于观测应力场的大华北地区动力学机制探讨

采用伪三维有限元方法, 利用观测应力场应力取向和应力状态作为主要约束, 对华北地区的构造应力场进行了数值模拟. 结果显示, 华北地区应力场主要受到来自太平洋板块和青藏高原挤压作用的控制. 太平洋板块的北西西向的挤压作用对这一地区, 尤其是华北平原地区构造应力场的影响更大. 同时, 上涌地幔沿盆地边缘法线方向的引张, 对这一地区的应力场的形成也起到一定的作用.      

中国大陆及邻区板内应力场的数值模拟及动力机制探讨

中国大陆位于欧亚板块的东南部, 受到印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块的碰撞挤压与俯冲作用, 其构造应力场形态和动力学机制相当复杂. 本文采用伪三维有限元方法, 以世界应力图2008年版本数据(WSM2008)的应力方向和应力型两类指标作为主要约束, 对中国大陆及邻区的动力驱动机制进行数值模拟, 给出了中国大陆周边地区板块边界力的大小和方向估计. 同时对3个典型情况的数值模型进行了分析. 结果显示, 软流层静压推力对该区域构造应力场影响相对较小, 板块边界力作用则起主导作用; 印度板块在喜马拉雅造山带对欧亚板块的碰撞控制了中国大陆地区应力场的基本形态, 是形成川滇地区走滑型地震为主的重要原因; 琉球海沟——南海海槽俯冲带边界力显示了挤压-张性的分段特性, 贝加尔裂谷表现为拉张作用. 进一步的分析表明, 中国大陆大部分区域内最大水平剪应力分布图像与该地区地震辐射能量密度的分布存在较好的空间正相关性．      

张强凹陷及邻区的构造应力分析

通过对张强凹陷及邻区露头构造形迹和岩心裂缝测量的应力分析，把该地区的地质历史划分出自太古代以来的８个构造期，确定了各期构造应力场状态及构造组合形式，认为晚侏罗世及白垩纪古构造应力场是断陷盆地形成、发展的主要应力场，晚侏罗世为近东西向拉张的构造应力状态；阜新组沉积期末至泉头组沉积前，由东西向拉张转为近东西向挤压，导致断陷阶段结束和上侏罗统变形；白垩纪为东西向挤压，早期区域整体沉降，晚期大面积隆升遭受剥蚀。早第三纪期为北西－南东向挤压，晚第三纪以来北东东－南西西向挤压。新生代的两期应力场仅使一些断裂继续活动，变形强度小于前两期     

西太平洋俯冲带对中国东部构造的影响

本文在对西太平洋海沟—岛弧—弧后体系与中国东部中新生代构造进行对比的基础上,分析了大洋板块俯冲对大陆构造影响的几个不同阶段。始新世太平洋板块运动方向的改变影响了中国东部的应力场,使左旋剪切变为右旋。中新世前后海沟东撤之后,俯冲对华北的影响变小了。虽然诱发对流消亡了,过剩的重力势引起了地幔物质由洋向陆的侧向流动。蠕变流的数值模拟结果表明中国东部引张与挤压交替的格局是地幔侧向流动的结果。西北太平洋地区的地震旋回可能与这样一种流动的周期性有关。     

上地幔俯冲板块的动力学过程:数值模拟

大洋板块俯冲到地幔转换带,进而可形成不同的形态:板块可以停滞在660km不连续面,抑或穿过地幔转换带进入下地幔.这些不同的俯冲模式可进一步影响到海沟的运动.为更好地理解上地幔中俯冲板片的变形行为以及俯冲过程与海沟运动之间的关系,本文通过建立一系列高精度二维热-力学自由俯冲的数值模型,揭示了俯冲板块在上地幔中的变形方式及其与地幔转换带之间的相互作用过程.模拟结果显示,在俯冲板块与地幔转换带的相互作用过程中,其动力学过程可以分为以海沟后撤主导、海沟前进主导以及稳定型海沟等三种主要动力学类型.对于年龄较老,厚度较大的俯冲板块容易形成海沟后撤型俯冲,俯冲板块停滞在660km不连续面.相反,年龄较小,塑性强度较小的板块容易形成海沟前进型俯冲,俯冲板块穿越660km不连续面.     

太平洋板块俯冲对中国东北深浅震影响机理的数值模拟

本文采用与深度有关的不同分层结构模型, 并考虑太平洋板块俯冲角度差异等特征, 建立太平洋板块向中国东北地区俯冲的2D纵向静力学模型。 以太平洋板片俯冲速度为约束条件, 通过变化俯冲板块的俯冲角度, 数值模拟太平洋板块向中国东北的俯冲过程, 探讨太平洋板块俯冲作用对于我国东北深浅震的影响, 得到不同俯冲角度模型的深浅部应力场分布, 揭示区域构造应力场的总体特征和断裂带局部特性, 并讨论了活动断裂带以及邻近区域对东北地区深浅部构造应力场的响应。 结果表明, 太平洋板块俯冲角度的变化对于中国东北地区深浅震的地震活动格局具有重要影响, 断裂带构造环境是浅源地震孕育的基本条件。     

海原、六盘山断裂带至银川断陷第四纪构造应力场分析

利用断层滑动资料反演构造应力张量从而确定出海原、六盘山断裂带至银川断陷的第四纪两期构造应力场 :早更新世末期以前 ,为北东—南西挤压型构造应力场 ,由此造成该地区断裂活动主要以逆断为主 ;早更新世末期至中更新世以后 ,构造应力场发生了调整 ,主压应力方向由早期的北东—南西改变为北东东—南西西 ,应力结构由挤压型转变为走滑型 ,并导致断裂活动由早期的逆断为主变为走滑为主 ,这种应力场格局一直持续至今。研究区现代构造应力场可划分为 :海原断裂带走滑应力区、六盘山逆断 -走滑混合应力区和银川断陷拉张应力区     

东印度洋Roo海隆区域属性及其俯冲区域响应特征

东南亚巽他弧形汇聚板块俯冲构造体系是全球最为活跃的板块汇聚边界地带之一,早期研究认为巽他弧俯冲体系主要发育俯冲增生型板块边缘,以典型的增生棱柱体弧前隆起地貌为主要特征;最新研究发现东印度洋沃顿海盆圣诞岛海底火山群省最东段Roo海隆已经随板块运动到达爪哇海沟区域,与巽他弧其他区域正常洋壳俯冲过程相比,Roo海隆凸起构造在巽他弧体系中触发了不同的俯冲地质过程.本文结合前人研究成果,全面梳理认识Roo海隆区域属性特征,包括海隆岩性与年代学特征、起源争议、“隆-沟”区域俯冲深部结构特征;进一步增强对弧前早期俯冲侵蚀过程的理解,包括局部增生棱柱体前缘碰撞侵蚀凹陷、弧前隆起差异性抬升、弧前盆地挤压破碎变窄;并首次利用二维多道地震资料解释,探讨弧后盆地对“隆-沟-弧-盆”新俯冲构造格局的响应特征.目前弧后肯登-马都拉海峡盆地内正在发生新一期挤压构造运动,我们认为其发育的浅层挤压背斜构造特征是Roo海隆凸起构造形成的垂直正交快速高角度新俯冲构造格局下弧后盆地内的直接构造变形响应.     

帕米尔-兴都库什地区的板块俯冲特征

本文利用美国国家地震信息中心（NEIC）提供的1973～2006年地震目录,哈佛大学提供的1978-2005年地震机制解资料,研究了帕米尔-兴都库什地区印度板块与欧亚板块的碰撞形态,分析了印度板块向北俯冲对地震活动及其区域应力场的影响。地震震源三维图象显示：欧亚板块与印度板块在帕米尔＂结＂附近碰撞强烈,地震活动明显增强,震源剖面显示＂V＂字型分布形态;在帕米尔＂结＂东侧,随着印度板块俯冲动力减弱,地震活动也明显减弱,印度板块向北俯冲的剖面形态逐渐消失,欧亚板块向东南俯冲的剖面形态越加清晰;印度板块向北俯冲具有由浅向深、由南向北反复迁移的特征,可能反映印度板块向北俯冲→断离、再俯冲→再断离的过程。由于印度板块与欧亚板块间的强烈碰撞挤压作用,帕米尔-兴都库什地区处于以近南北向的挤压构造应力状态,逆断层数量约占70%,正断层数量约占11%,走滑断层数量约占19%。P轴优势方位显示帕米尔-兴都库什地区主压应力近南北向,倾角近水平,呈现由南向北倾斜;T轴倾角较大,近垂直,整体接近俯冲带的倾向。帕米尔-兴都库什地区应力场特征表明,印度板块向北的主动推挤,是形成这一区域应力场的主动力,向南倾的欧亚板块处于一种被动的被挤压状态。     

川滇南北向构造带早中生代构造变形研究

贺兰-川滇南北向构造带是划分中国大陆东西的地幔陡变带,其南段川滇南北向构造带是由几个性质不同的构造系统叠加组成的复杂构造带.研究发现,位于扬子地块西缘的川滇南北向构造带发育由雁行状左行走滑断裂为骨架的走滑构造带.走滑构造带经历了两期构造叠加,早期变形为北东-南西挤压应力场形成的一系列北西-南东走向的逆冲断裂,晚期北西-南东挤压应力场环境下沿先前的逆冲断层形成一系列左行走滑断裂.在这些左行走滑断裂之间,发育一些中生代盆地,盆地沉积相和古流向研究显示,这些盆地的形成受走滑断裂控制.因此,依据盆地内最老地层限定,扬子西缘走滑构造带形成于早中生代.作者认为,这个走滑构造带的形成,很可能与晚三叠世-侏罗纪时期扬子地块顺时针旋转并持续向北俯冲-碰撞有关,川滇南北向构造带在早中生代中国大陆的主体碰撞拼贴过程中就已经开始形成.     

中国周边板块的相互作用及其对中国应力场的影响——（Ⅱ）印度板块的影响

本文利用地震资料并结合地质资料,讨论了印度板块与欧亚板块在中国周边的相互作用及其对中国应力场的影响,指出两板块在喜马拉雅山前断裂地区碰撞,碰撞边界向西延续到35°N,74°E附近,其主要挤压方向为NNE,并形成SE方向的物质流动.帕米尔地区有强烈的构造运动,并存在俯冲带形态的构造.在26.5°N,97°E附近,板块边界的走向发生突变,并形成东倾的缅甸山弧俯冲带,但印度板块挤压造成的主压应力方向为NNE向.在安达曼-尼科巴-苏门答腊-爪哇岛弧,印度板块俯冲于欧亚板块之下,在中国南海一带形成NNW向或近Ns向的主压应力.