冲绳海槽和琉球岛弧的地震活动与应力场

依据1977-1991年mb5.0的地震目录和汇编的68个地震机制解, 分析了冲绳海槽和琉球岛弧的地震活动特征和应力状态, 提出了29N附近的吐噶喇海峡断裂带是一条切穿岩石圈的地震断裂带, 指出产生该断裂带南北两侧俯冲板舌内应力状态不一样的主要原因是两者俯冲深度不同所致。提出了冲绳海槽在进行NW-SE方向的扩张过程中同时伴有垂直于海槽的正断层作用。并初步提出了冲绳海槽区有两个发震层分布的可能。      

东海地区新构造运动研究

文中涉及的东海地区主要包括东海大陆架和冲绳海槽。该区的地质构造基本属于中国东部大陆向海域延伸的部分,新生代发育东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带和冲绳海槽盆地。由于东海位于大陆板块及其与菲律宾海板块接合的地带,中新世中期以来的新构造运动及其产生的地质构造具有独特性和复杂性。在充分解读前人有关资料和研究成果的基础上,从构造地貌、地质构造、岩浆活动和地震活动性等方面,对东海地区新构造运动的特征进行了较为系统而深入的分析研究,并在此基础上探讨了该区新构造运动的动力条件,取得了一些初步认识。东海地区新构造运动开始于中新世中期,构造应力作用由原先左旋剪切拉张转为左旋剪切挤压;区内新构造运动性质具有非一致性,东海陆架盆地表现整体微向SE倾斜下沉活动,冲绳海槽为主动机制的地壳拉张裂陷运动,钓鱼岛褶皱带具侧向挤压拱曲隆升活动;活动断裂以NNE和NE向为主,基本分布在东海陆架盆地以东地区,尤其是冲绳海槽;岩浆作用和地震活动也主要分布在东海陆架盆地东边,特别是冲绳海槽;东海地区的新构造运动,是菲律宾海板块往东海陆架之下俯冲导致弧后地幔隆起,引起冲绳海槽NWSE向扩张,及与青藏高原东边地块被侧向挤出推动华南地块往东南运动共同作用的结果。     

冲绳海槽南部基底构造特征

利用最新的重磁数据对冲绳海槽南部的基底构造进行了推断解释,研究表明,在冲绳海槽南部,莫霍面构造为一南北两端高,中间低的鞍状构造,地壳厚度在15.5~21 km之间变化.基底深度一般在4~6 km之间变化,表现为南段深度大,北段深度小,在北西向断裂系的作用下,基底局部构造大都成北西向展布,说明冲绳海槽早期的北东向带状构造受到了后期的北西向构造活动的强烈改造作用.在冲绳海槽南部发育有两条沿北北东向展布的火成岩带,一条分布在冲绳海槽扩张轴以东及琉球岛弧西侧下坡;另一条分布在冲绳海槽与琉球岛弧隆褶带的结合部位,火成岩主要是由北东向构造活动产生的,而与北西向断裂关系不密切.     

由反射和广角地震数据得到的冲绳海槽最南端的地质构造

在冲绳海槽进行的天然地震实验期间,用海底地震仪记录到了两条反射剖面的数据。这两条剖面上均用3台海底地震仪,长度都约为65km,位于冲绳海槽轴线的西南部。对这些反射地震数据的处理反映了沉积单元的最新改变。两条剖面的广角地震数据的正演模拟揭示出有1～2km厚的沉积层上覆在声学基底之上,其特征是地震波速在3.2km/s～3.5km/s之间。只有一个剖面可以模拟地壳厚度,并确定为10km左右,向着南部的琉球岛弧方向增厚。使用重力模拟对两条剖面都进行了附加的约束,特别是对剖面1的深部构造进行了约束。     

冲绳海槽及其邻域地球物理场与地壳结构特征

分析了冲绳海槽及其邻域的重、磁场特征，同时对研究区域的布格重力数据进行了上延拓及二次垂直导数计算．根据分析与计算可知，在冲绳海槽及其周边区域，重磁异常的主要走向为NNE向，重、磁场的分布特征表明冲绳海槽及邻域地球物理场变化复杂，变化幅度大．参考地震解释结果，利用重力资料，应用调和级数法对研究区的莫霍界面进行了反演计算，得到了该地区莫霍界面深度分布，计算表明冲绳海槽及邻域地区莫霍界面深度在28-4km之间变化，地壳厚度自西向东逐渐减薄，显示出陆壳-过渡壳-洋壳的转变过程．     

冲绳海槽地区地震潜在海啸对中国东南沿海的影响研究

采用球坐标系下非线性浅水波方程, 研究日本本州M9.0大地震引发的海啸对中国东南沿海的影响, 并计算了冲绳海槽构造带上3个不同段落可能发生潜在地震引发的海啸, 分析这些海啸与日本大海啸的浪高和走时关系. 结果表明, 日本地震海啸模拟结果与日本当地报道及中国东南沿海7个验潮站的报道结果相符. 冲绳海槽构造带中段可能发生的3次不同震级（M7.0, M7.5, M8.0）潜在地震引发的海啸到达中国东南沿海的时间比日本海啸提前约4个小时, 从震源区传播3个多小时即可到达华东沿海部分验潮站. 冲绳海槽M7.5潜在地震海啸在验潮站上计算的波高与日本海啸相当, 中冲绳海槽M8.0潜在地震海啸在大陈站的波高将超过0.9 m, 在坎门站波高将超过1.8 m. 北冲绳海槽的潜在地震海啸威胁主要集中在江苏盐城、 上海一带, 南冲绳海啸主要对台湾东北部和浙江沿海产生威胁. 本文对冲绳海槽构造带上潜在地震引发海啸的模拟结果, 可为中国东南沿海地区的防震减灾、 海啸预警提供有意义的参考.      

东海海域潜在地震海啸的数值模拟初步研究

针对东海冲绳海槽地区的地震地质背景,对东海海域潜在的地震海啸进行了预研究. 假设了冲绳海槽在发生8.5级大地震,断层错距高达15 m的极端地震情况引发的海啸对中国东部沿海地区的影响. 初步数值模拟结果表明,该地震引发的海啸的最大初始波高为4.3 m,4小时左右传至浙江沿岸,近岸各处波高为1——2 m,其中局部地区波高为2.4 m;约7——8小时靠近上海海岸线（若震源在中冲绳海槽地区,海啸传到上海最快大约7小时）,近岸波高约为1 m. 近岸区域地形变化复杂,海岛密布,局部地形条件可能会很大地影响实际各地点海啸波高,加上海啸在岸边爬高及港湾效应,估计波高还会升高. 给出了冲绳海槽南、中、北部发生潜在地震海啸的传播等时图. 笔者在东海设置了3个地震及海啸监测站,基于海啸模拟结果绘制了监测站处的海啸随时间演化曲线,分析了预研究成果对海啸预警可能发挥的作用.      

中国东部海域断裂构造格架与地震活动研究

渤海、黄海和东海等中国东部海域在地质构造上是大陆向海的自然延伸,海域内的构造方向与大陆一致,均为NNE-NE向,但属于不同的二级大地构造单元,渤海和北黄海属于华北地块,南黄海属于扬子地块,东海属于华南地块。由于各地块与现今活动板块边界位置不同,构造与地震活动性差异较大,渤海和北黄海地区地震活动主要受印度板块与欧亚板块碰撞形成的东喜马拉雅构造节远场效应影响,地震活动强烈;南黄海地区以中强地震活动为主;东海地区地震活动主要受菲律宾海板块与欧亚板块碰撞形成的琉球俯冲带影响。冲绳海槽是正在形成的（活动的）边缘海盆地,不仅有浅源地震,且有中源地震活动。东海陆架盆地由于受冲绳海槽扩张的影响,停止发育,构造与地震活动相对较弱。     

1997年新疆伽师强震群发展过程中发震断层间相互作用的影响

1997年发生在新疆伽师的强震群迄今仍在持续活动，从1997年1月21日震群发生至1997年10月18日，共发生5级以上地震15次.震群发生前，该地区几乎没有地震活动.根据伽师震群地震的精确定位结果及震源机制解，我们设定该震群的发震构造是一组NNW（北北西）向的雁形右旋走滑断层和一组NE（北东）向雁形正倾滑断层.并以此作为模拟该区域理论地震活动的力学模型，开展震群区域理论地震活动的模拟研究.模拟结果证实了断层间的相互作用或应力传递能产生震群活动的猜测，并对伽师震群中为何部分地震的震源机制是正断层进行了合理解释.进一步推测伽师位于地壳厚度的陡变带也可能是引起该地区地震活动丛集发生的原因.     

南黄海和东海地区现代构造应力场特征的研究

分析研究了南黄海和东海地区18口石油勘探钻井的井孔崩落特征,结合对琉球岛弧和冲绳海槽地区浅源地震震源机制解的分析,确认了南黄海地区与我国华北地区有类似的现代构造应力场特征;并得出东海地区的最大水平压应力方向为NEE-SWW,最小水平压应力方向为NNW-SSE,它们分别与冲绳海槽地区的最大和最小主压应力方向接近;东海地区地壳上层的水平差应力可能不强,这与该地区没什么地震活动的特点是一致的．根据应力场特征推断,我国东部地区并未受到菲律宾海板块俯冲的推挤作用,而是可能受到垂直于冲绳海槽走向的拉伸作用的影响．     

冲绳海槽海底地形地貌界限特征及影响因素

基于多源数据资料,揭示了冲绳海槽海底地形地貌特征.提出确定大陆坡折点、大陆坡脚点、中轴点和最深点的计算方法.通过对48条横穿大陆坡的剖面的计算,确定了东海大陆坡折点及连线、大陆坡脚点及连线;通过对39条横穿冲绳海槽轴部地形剖面的计算和综合分析确定了冲绳海槽最深点、中轴点及连线.大陆坡折线是陆架与陆坡的分界线,东海大陆坡折线总体位于200 m水深,在海槽北段至中段连续,在海槽南段跳跃.大陆坡脚线是陆坡与海槽底部的分界线,其水深自冲绳海槽北向南逐渐加深,南部大陆坡被海底峡谷强烈切割,导致大陆坡脚点分布复杂.横穿海槽北部、中部和南部的地形剖面分别呈现为W型、复合W型及U型特征,导致中轴点在海槽中部与北部多分布在海山峰及线性海山脊,在南部多分布于雁行洼地中央,由中轴点形成的中轴线是冲绳海槽东西向分界线,也表明海槽是东海大陆架向东延伸的天然分隔.海平面波动、海底峡谷影响了大陆坡折线和大陆坡脚线分布,构造和沉积控制了中轴线的分布.     

南黄海和东海地区现代构造应力场特征的研究

分析研究了南黄海和东海地区18口石油勘探钻井的井孔崩落特征，结合对琉球岛弧和冲绳海槽地区浅源地震震源机制解的分析，确认了南黄海地区与我国华北地区有类似的现代构造应力场特征；并得出东海地区的最大水平压应力方向为NEE-SWW，最小水平压应力方向为NNW-SSE，它们分别与冲绳海槽地区的最大和最小主压应力方向接近;东海地区地壳上层的水平差应力可能不强，这与该地区没什么地震活动的特点是一致的．根据应力场特征推断，我国东部地区并未受到菲律宾海板块俯冲的推挤作用，而是可能受到垂直于冲绳海槽走向的拉伸作用的影响．     

1998年4—6月的全球地震动态

１９９８年第二季度,全球地震活动为中等水平。６级以上地震频度不高。美洲地震活动无新的活跃迹象。琉球海槽发生７级地震。西南太平洋岛弧地震强度不高,最高震级为６．５。亚欧带地震仍有继发性活动。南大西洋洋脊发生４次５～６级地震。     

由浅源地震矩张量推断的沿琉球岛弧和冲绳海槽的应力场

使用区域(NIED MT)和全球(哈佛大学CMT)矩张量目录研究了琉球岛弧和冲绳海槽的应力场。使用NIED MT目录4年数据和哈佛大学CMT目录24年数据的联合数据集，发现沿琉球岛弧弧前分布的平行弧向的扩张应力区域，并观测到详细的冲绳海槽扩张应力场。除北东端外，该顺弧向扩张在整个琉球岛弧区域都可以观测到。该应力场通过火山链与冲绳海槽的弧后扩张应力场明显分开。由于它存在于正俯冲区域以及弱耦合俯冲区域中，倾斜俯冲的影响不足以解释平行弧向扩张的形成。因而，我们认为弧后张开过程应该在这个平行弧向的扩张中起了重要作用。沿冲绳海槽，在琉球岛弧东南部和中部观测到垂直岛弧方向的扩张应力场，而在冲绳海槽东北部，扩张轴的方向既与岛弧的法向斜交又与板块运动方向斜交。考虑了俯冲板块与弧前和弧后相互作用的二维力学模型是不充分的，因为整个琉球岛弧都观测到平行弧向扩张应力场，而且冲绳海槽东北部的扩张轴与海槽走向斜交。倾斜的弧后应力可能发源于弧后下部或者弧后大陆一侧。解释该现象的最简单的方法之一可能是冲绳海槽东北部的活动断裂作用。     

中部冲绳海槽结构的地震研究

多道地震反封测线穿越了中部冲绳海槽的中央裂谷带,测线位于夏岛一84海凹附近,在这里观浏到了很高的热流值,这些多道反射记录显示出一些可能是岩浆房顶邵产生的反射波. 用10台海底地震仪和4叱炸药进行了地震折射研完,结果表明,中部冲绳海槽的地壳内,在一个强烈衰减的、6.8k血/s的层上边,有一个厚5 km、6.0 km/s的层.即使在震中距大于130 km的地方,也没有观测到来自莫霍界面的信号.这里的地壳被认为是大陆型的,但是地壳下部的Q值低,而上地慢顶部的波速和Q值都狠低. 用10台海底地震仪记录了一个月的天然地震,在这个地区测到了十分活跃的微震活动.有些海底地震仪记录到一些特殊震相,怀疑它们是来自岩浆席的反射波,类似于火山氮动产生的特珠波.     

东海潜在地震海啸特点

主要从东海发生地震海啸的可能性分析,海啸传播过程的特点以及发生概率几个方面重点阐述讨论了东海地震海啸的一些特性,并分析了地震海啸在东海发生的概率及其特点。得出东海潜在海啸源区主要位于冲绳海槽内,数值模拟海啸在东海的传播过程方程应采用球坐标系下的线性方程,对于近岸的传播包括上岸部分的研究应该采用笛卡儿坐标系下的非线性方程,并且要考虑底部摩擦等项的对波浪的衰减作用。     

东海地区现代构造应力场及其成因探讨

分析了东海东南部地区5口3 000余米深、井径测井段千余米至两千米长的钻孔孔壁崩落特征,结合以前分析过的另外11口深钻孔的孔壁崩落特征,推断出东海地区的最大水平主压应力方向为NE-SW向,水平差应力不强．分析了冲绳海槽和琉球岛弧地区1977～1998年中心地震矩张量解的P,T轴方位分布．结果表明,冲绳海槽地区的P轴方向多为NE-SW向,与海槽延伸方向一致．海槽地区地震震源机制解的T轴方向为NE-SW向,与海槽延伸方向垂直．这些特征说明,菲律宾海板块对东海地区的水平作用并不是挤压,而是拉张．利用二维弹性有限元模拟法研究了东海地区现代应力场的成因．结果表明,东海地区应力场和台湾地区的强烈北西向挤压与琉球岛弧的弧后扩张有关．东海地区水平差应力不强可能是该地区强地震少的动力原因．      

冲绳海槽火山岩Sr-Nd同位素特征及U系年龄

对冲绳海槽北段和中段的火山岩进行了U系年代及Sr-Nd同位素组成分析. 其中, 海槽北段火山岩(特别是关于黑色浮岩)年龄与Sr-Nd同位素数据以前未见报道. 根据测得年龄数据结合相关同位素组成, 作者进一步讨论了冲绳海槽岩浆演化过程认为: 海槽晚更新世以来有一期广泛的酸性火山喷发活动; 酸性岩石可进一步分成三类; 冲绳海槽岩浆物质来源于PREMA地幔源区, 海槽北、中段岩浆演化过程相似, 但与海槽南段岩浆作用差异明显; 吕宋岛弧与琉球岛弧的碰撞终止了冲绳海槽南段张裂, 直到早更新世.     

冲绳海槽地震海啸的数值试验研究

在分析东海水深与地震情况基础上,我们认为冲绳海槽地震具有引发海啸的条件,并对该区海啸传播过程采用单侧破裂方式的有限移动源模型和高阶Boussinesq方程做了一维有限差分法数值模拟,给出了海啸传播过程波形和速度变化图.我们从模拟结果得到初步结论:冲绳海槽特大地震海啸传播到上海近海在5小时后,近海波高在几十厘米范围内.     

东海重磁地震综合探测剖面研究

依据东海南部一条自东海陆架直至菲律宾海盆的重磁地震综合探测剖面,采用地壳结构重磁地震综合反演解释系统开展岩石圈结构的综合研究,制作了岩石圈结构地学断面图. 结果表明基隆凹陷为一中新生代沉积凹陷,沉积厚度达到14km;冲绳海槽盆地为弧后扩张地堑型盆地,地壳厚度仅为14.5km;菲律宾板块沿北西西方向向欧亚板块俯冲,莫霍面急剧下插,导致冲绳海槽的形成与发展;岩石圈厚度约为80km,但在370km处仅为53km,在450km至540km处岩石圈厚度大于100km.