青藏高原及其邻区的地震活动性和震源机制以及高原物质东流的讨论

由于喜马拉雅的大陆碰撞,青藏高原的地震活动性相当高.正如地震学在全球板块学说中所起的重要作用,它对研究大陆构造的演化亦有重要影响.本文对青藏高原的地震活动性和震源机制以及高原的活动断层进行了详细的研究和总结.对高原的地震带进行重新划分.亚东——安多是一条活动地震带.高原中,震源深度 h>70km 的地震多数分布在这个带上.此带以西的活动构造以及应力状态与在它以东的有很大差异.与阿拉干不同,这里 h>70km 地震的震级较小.其震源机制为正断层.亚东——安多活动带是高原西部地壳张裂区的东缘.h>70km 地震的出现,表明该带地幔顶部为脆性而且积累应变能.文中特别提到近于北西-南东走向的雁石坪——丁青——昌都这一断层带,它的地震活动性大,其震源机制为左旋走滑断层.它属于青藏高原东部的一组左旋走滑断层,是最南边的一条,可能也是最新的一条左旋走滑断层.在班公——怒江以南的崩错——嘉黎断层是一条不连续的右旋走滑断层,这条断层的地震活动性也很大.它与雁石坪——丁青——昌都左旋走滑断层带相距仅百余 km.它们的成对出现,极可能表明现今青藏高原的物质从此两条断层带之间的羌塘地体向东流动.阿尔金、昆仑、鲜水河可能是较早时期高原物质东流的北缘边界.由于物质的冷却自北方开始,物质东流的路径随地质年代      

帕米尔兴都库什地区板块俯冲及其应力状态

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,精细地研究了帕米尔;兴都库什地区印度板块与欧亚板块的碰撞形态,分析了地震震源机制特征。研究结果认为:欧亚板块以约50;的倾角向南俯冲,地震最大深度为364km;印度板块以层间插入的方式与欧亚板块碰撞,在帕米尔;结附近碰撞强烈,地震活动明显增强,震源剖面显示字型分布形态;在帕米尔;结;两侧,随着印度板块俯冲动力减弱,地震活动也明显减弱,地震震源剖面显示,印度板块向北俯冲的剖面形态逐渐消失,欧亚板块向SE俯冲的剖面形态越加清晰,从地震震源剖面分布形态分析,印度板块没有穿过欧亚板块,印度板块向北的反复、多期的叠瓦式地震分布形态,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SN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SN向,倾角近水平,呈现由南向北倾斜;T轴倾角近垂直,整体接近俯冲带的倾向。帕米尔;兴都库什地区应力     

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。     

欧亚地震带现代构造应力场及其分区特征

利用美国哈佛大学矩心矩张量目录中的2818个地震的震源机制解资料,分析了欧亚地震带及其5个分区现代构造应力场的基本特征,给出了5个分区的震源机制主压应力方向分布图。结果表明:①欧亚地震带以逆断型和走滑型断层活动为主;②地中海地震区以走滑断层活动为主,主压应力方向为SSW向;③伊朗—阿富汗—巴基斯坦地震区以逆断型断层活动为主,主压应力优势方向为NNE—NS向;④喜马拉雅地震以逆断型为主,主压应力优势方向为NS和NE向;⑤川—滇—缅地震区以走滑断层活动为主,主应力场方向为NNE向;⑥印度尼西亚地震区以逆断型断层活动为主,主压应力优势方向为NE—SSW向。各分区的主压应力方向明显受其所在区域板块运动的影响,由此推测板块运动可能是产生欧亚地震带构造应力的主要力源。     

东北深震与华北内陆地震的相关活动

公元1500年以来,大陆深浅源地震经历了三期同步活跃阶段,作者据深震区幔源物质对流、震源机制解认为:西太平洋板块消减于珲春上地幔内590公里并发生冲断层活动,区域应力作用于断裂带及附近,加剧了壳内的走滑、倾滑断层活动,两类地震空间从东向西、时间同步活动。     

构造力源和震源应力场

中国大陆不仅受到相邻板块的挤压力，而且还受到深部剪切蠕滑断层的作用。通过相邻板块间地震活动带的线性分布、走向可以对中国大陆地块的推压力方向进行确定。由多种力源讨论了震源应力场。     

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.     

南北地震带南段应力场特征及其与板块运动的关系

根据从1933年到1991年的134次中、强震的震源机制结果，对南北地震带南段的区域应力场特征进行了详细地分析．结果表明，南北地震带南段是一条浅源、走滑地震带，在它的东部和西部地区，震源机制结果的P轴和T轴呈现系统的、一致的分布．在西部地区，P轴和T轴分别位于北东-南西和北西-南东方向；在东部地区，P轴和T轴分别位于北西-南东和北东-南西方向．从整体来看，P轴的方位在空间组成一个倒V字形．东部和西部地区的边界与青藏高原和扬子块体之间的边界是一致的．大量的震源机制结果表明，从喜马拉雅碰撞带到南北地震带南段西部，从台湾东海岸碰撞带到南北地震带南段东部，P轴的方位分别呈现大体一致的分布．这说明，印度-澳大利亚板块与欧亚板块之间的相对运动所产生的构造力从喜马拉雅碰撞带一直传到南北地震带南段西部，同时，菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动所产生的构造力从台湾东海岸一直传到南北地震带南段东部，并分别控制了那里的应力场．      

青藏高原东北区强震孕育的动力学环境

<正>1研究背景张培震等（2003）研究表明,现今构造变形以连续变形为特征,印度板块和欧亚板块之间的相对运动主要被青藏高原的地壳缩短和内部的走滑剪切所吸收,给出青藏高原内部活动地块的运动方式是分块的,各块之间或者运动方向不同,或者运动速度不同。从震源机制的角度,刁桂苓等（2010）研究了2001年昆仑山口西MS 8.1地震至2010年青海玉树MS 7.1地震期间发生的几次强震构造块体运动的归属。结合上述研究结果,     

中国大陆及其周边地区应力场特征

本文收集了1976—2018年发生在中国大陆及其周边地区(15°~55°N, 65°~125°E)的4303个地震震源机制解, 分析了该区震源机制解和P、 T轴空间分布特征, 并使用这些震源机制解, 反演得到了中国大陆及周边地区二维构造应力场分布。 应力场反演结果表明, 云南大部、 青藏高原大部以及华北华南大部以走滑型应力性质为主, 印度洋板块与欧亚板块的强烈碰撞控制着中国西部地区, 大量的逆断型地震集中分布在青藏高原周缘和西域活动地块的天山地区。 青藏高原内部也存在正断型地震, 且应力场方向在26°N发生了很大的变化。 位于青藏高原东构造线以南的滇缅活动块体, 最大主压应力σ₁方向在大致100°E发生突变, 由以西的NNE方向偏转到NNW方向。 中国东部的东北块体到华北块体再到华南块体, 最大主压应力方向有一个从NE向逐渐转变成EW向再变化到NW向的旋转趋势。 应力场总体结果表明, 中国东部应力场主要受到太平洋板块和菲律宾板块对欧亚大陆俯冲的作用, 中国西部主要受印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响, 块体内部相互作用、 块体与断裂带相互作用也对应力场变化产生影响。     

大地震的发生条件

大地震(特别是8级以上的大地震)的发生必须满足2个基本条件:一个是震源附近要有超过岩石弹性极限的高应力背景;另一个是该处的岩石具有发生地震的能力,即在大地震孕育所需的时间尺度(几千年以上)内岩石能长期保持弹性。为考察第1个条件,分析了中国周边三大板块的作用力。认为太平洋板块在海沟附近的俯冲方式所产生的水平力分量较小,而且海沟离中国大陆较远,因此它对中国的地震影响不大;菲律宾海板块对台湾的碰撞使台湾及福建沿海地区为高应力区,但由于碰撞边界的长度只有200km左右,其影响范围不大;印度板块向北推挤是产生中国西部及华北高应力区的最主要原因,文中较详细分析了它的作用,并据此尝试性划分了3个对中国具有强烈影响的地震带。根据岩石的流变性质和地质形成时代把地质体分成了刚性、次刚性和较柔性3类。初步计算了刚性地块的弹性持续时间至少在1Ma以上,而柔性地块的弹性持续时间最多为1ka。因此,8级大地震的位置与刚性地块密切相关     

马尼拉俯冲带缺失中深源地震成因初探

马尼拉俯冲带是整个南海地震活动多发区,地震成因与南海的形成和构造演化关系密切.对马尼拉俯冲带地震数据和层析成像结果进行了深入分析.结果表明:马尼拉俯冲带的地震活动主要为密集的浅源地震,缺失中深源地震.进一步分析揭示:①脱水和榴辉岩的形成在南海洋壳到达软流圈前就基本停止.马尼拉俯冲带南部在较浅的深度就转变为塑性变形,并停...     

对日本俯冲带与IBM俯冲带俯冲特征的地球物理研究:来自重力与震源分布数据的启示

日本俯冲带与IBM俯冲带位于太平洋板块、菲律宾海板块和欧亚板块三者的交汇地带,是典型的"俯冲工厂"地区,具有重要的研究意义.本文利用震源分布资料与卫星重力数据对日本俯冲带与IBM俯冲带进行了研究.通过空间重力异常反映了俯冲带地区的区域构造形态,在此基础上基于艾利模式计算了均衡异常以反映地壳均衡特征.利用震源分布资料,分别从垂直俯冲带走向与沿俯冲带走向划定了横截剖面(cross-sections)进行了地震提取,讨论了俯冲带地区的Wadati-Benioff带形态特征,并借助于俯冲带地震等深线图直观描述了俯冲带的俯冲形态.在日本俯冲带与伊豆—小笠原俯冲带各选取了一条典型剖面进行了重力2.5D反演,研究了俯冲带地区的壳幔结构特征.研究结果表明,九州—帕劳海脊与IBM岛弧在均衡异常上存在差异,前者已逐渐趋向于地壳均衡.IBM的Wadati-Benioff带存在明显的南北差异,反映出伊豆—小笠原俯冲板片停留在了660km转换带中,而马里亚纳俯冲板片很可能垂直穿过了这一转换带,造成这种南北差异的原因与板块相对运动、岩石圈黏性和年龄差异以及俯冲板片的重力效应等因素有关.在IBM的中部和南部存在板片撕裂现象.日本俯冲带的俯冲洋壳密度随俯冲深度变化较小,洋幔存在一定程度的蛇纹岩化,地幔楔蛇纹岩化作用不典型,海沟处有一范围较小的含水畸变带;伊豆—小笠原俯冲带俯冲洋壳密度随深度增大而明显增大,洋幔蛇纹岩化程度较日本俯冲带低,地幔楔蛇纹岩化作用强烈,板块交汇处存在明显的蛇纹岩底辟.日本俯冲带与IBM俯冲带一线自北向南板片俯冲变陡,两侧板块耦合度降低,与俯冲带两侧的板块运动速率差异有关.     

Numerical modeling of the distribution of horizontal stresses in a moving continental plate

The distribution and time evolution of overlithostatic horizontal stresses in the vertical cross-sections of the model of a solid continent are studied in terms of a 2D numerical model. The continent is moving self-consistently with time-varying mantle flows. Over a period of 50 Ma, the continent, which had been initially located at a distance of about 1500 km from the downward mantle flow (subduction zone), first overlays the region of the marginal sea, then thrusts over the zone of subduction, thus making it inclined and deforming it. It is found that the horizontal tensile stresses observed at the initial stages are succeeded by compressive stresses, especially at the leading edge (up to 40 MPa). This is caused by the change of the dragging action of the subduction zone into the retarding action during the continent crossing over this zone. The dependence of the calculated stresses on the Rayleigh number and on the thickness of the model of the continent is estimated. It is obtained also that the distribution of horizontal stresses along the strike of the continent is rather distinctly indicative of the locations of upward and downward flows in the subcontinental mantle. With the considered values of the model parameters, the tensile stresses in the near-to central regions of the continent may be twice to thrice the tensile stresses at its margins. Hence, in the simplest case of a homogeneous continent, its division will occur in the zone directly above the upward subcontinental flow. Detachment from the continent of the fragments of its edge adjacent to the marginal sea implies that the thickness of the continental plate in that part and/or its strength is considerably lower than in the center of the continent.     

Three-dimensional mantle lithosphere deformation at collisional plate boundaries: A subduction scissor across the South Island of New Zealand

The continental plate collision across the South Island of New Zealand is highly oblique (dextral) and bounded by oppositely verging ocean plate subduction zones. As such, the region can be considered as a type of ‘subduction scissor’. Within this tectonic context, we use three-dimensional computational geodynamic models to consider how convergent mantle lithosphere can be modified by scissor and strike–slip effects. Bounding subduction at both ends of the continental collision causes flow of the descending mantle lithosphere in the direction along strike of the model plate boundary, with thinning in the centre and thickening towards the subduction zones that bifurcates the continental mantle lithosphere root. With dipping bounding subduction, the mantle lithosphere root takes on a more complex morphology that folds over from one subduction polarity to the other, but remains as a continuous feature as it folds under the collision zone. In the absence of bounding subduction, the plate convergence causes a linear (along strike) mantle lithosphere root to develop. A rapid strike–slip motion between the converging plates transfers material in the plate boundary-parallel direction and tends to blur out features that develop in this direction—such as descending viscous instabilities. The along-strike variations in the morphology of the mantle lithosphere root that develop in the models—viz., thickening of the root towards the subduction edges, thinning in the centre—are consistent with recent, albeit poorly constrained, geophysical interpretations of the large-scale lithospheric structure of the South Island. We speculate that this reflects the nature of the evolution of the South Island collision as a limited continental segment of the plate boundary that it is dominated and guided by adjacent well-developed/developing ocean plate subduction.     

西太平洋俯冲带的研究及其动力学意义

讨论了西太平洋俯冲带的分布及特征、西太平洋Ｗａｄａｔｉ－Ｂｅｎｉｏｆｆ带的形态及俯冲带上的应力状态及太平洋板块、菲律宾海板块与欧亚板块之间的相互作用；总结了地震层析成像结果；计算了俯冲板块在地幔中引起的Ｐ波速度异常，提出了俯冲板块与６６０ｋｍ间断面相互作用的４种可能；研究了俯冲板块物理性质的变化、俯冲板块产生的负浮力及其影响因素；提出需要开展俯冲带对东亚大陆构造运动和演化的影响、俯冲带相互关系及演化的研究．     

Moment Tensor Solutions of Earthquakes in the Indian Ocean from Surface Waves and their Tectonic Implications

—Rayleigh and Love waves generated by sixteen earthquakes which occurred in the Indian Ocean and were recorded at 13 WWSSN stations of Asia, Africa and Australia are used to determine the moment tensor solution of these earthquakes. A combination of thrust and strike-slip faulting is obtained for earthquakes occurring in the Bay of Bengal. Thrust, strike slip or normal faulting (or either of the combination) is obtained for earthquakes occurring in the Arabian Sea and the Indian Ocean. The resultant compressive and tensional stress directions are estimated from more than 300 centroid moment tensor (CMT) solution of earthquakes occurring in different parts of the Indian Ocean. The resultant compressive stress directions are changing from north-south to east-west and the resultant tensional stress directions from east-west to north-south in different parts of the Indian Ocean. The results infer the counterclockwise movement of the region (0°–33°S and 64°E–94°E), stretching from the Rodriguez triple junction to the intense deformation zone of the central Indian Ocean and the formation of a new subduction zone (island arc) beneath the intense deformation zone of the central Indian Ocean and another at the southern part of the central Indian basin. The compressive stress direction is along the ridge axis and the extensional stress manifests across the ridge axis. The north-south to northeast-south west compression and east-west to northwest-southeast extension in the Indian Ocean suggest the northward underthrusting of the Indian plate beneath the Eurasian plate and the subduction beneath the Sunda arc region in the eastern part. The focal depth of earthquakes is estimated to be shallow, varying from 4 to 20 km and increasing gradually in the age of the oceanic lithosphere with the focal depth of earthquakes in the Indian Ocean.     

中国大陆西部及周边地区地震活动特征的研究

探讨了中国周缘板块的联合作用对中国大陆地震的控制和影响，进一步研究了中国大陆西部及周边地区的地震活动特征。结果发现，该区域的地震活动除了有高潮和低潮的轮回特征外，还有相互消长的关系，并且地震相互消长有一个特定的比例。这一特点，对于中国大陆强震活动主体区的预测，尤其是对地震高潮期的结束时间提供了一个判据。     

南海、中印半岛及其邻近地区的地震活动及应力状态

研究了南海、中印半岛及邻区的地震分布,地震主要集中在板块的边界。此外,一些浅震主要集中在缅甸西部和中缅边界。研究了Benioff带的形态。在爪哇海沟、菲律宾海沟,两板块耦合得不好;在缅甸山弧、安达曼-尼科巴岛弧下,俯冲的印度板块向NNE运动。由震源机制解及断层运动推断,主压应力方向在缅泰西部为NNE,在南海为NNW或S-N,与板块相互作用密切相关。