地壳的波浪状镶嵌构造与地震

地壳的“镶嵌构造波浪运动”学说,原来通称“镶嵌说”。从五十年代后期张伯声提出相邻地块的“天平式运动”和六十年代初期提出“镶嵌的地壳”以来,通过近二十年的“实践—认识—再实践—再认识”的反复认识客观世界的辩证过程,并汲取国内外其他各个大地构造学派的长处,已使这一观点发展成为能够用来解释地壳构造与地壳运动的具有独立学术思想体系的一种大地构造假说。它以地壳目前的构造地貌为研究的向导,运用波浪运动     

天山地震活动与锒嵌构造

镶嵌构造是张伯声教授提出来的。他认为地壳是被一些活动构造带分割成许多大小不等形状不一和厚薄有别的块体。对于新疆来说,这一点比较明显。从大尺度来看,天山相当于一个活动构造带,其两侧的准葛尔盆地和塔里木盆地相当于两个块体。从小尺度看,天山内部还可以划分出一些次级活动带和次级块体。上述不同块体的交界带往往就是地震活动带。     

GNSS空间大地测量技术在中国大陆活动地块划分中的应用和研究进展

中国科学家提出了"中国大陆的强震受控于活动地块运动与变形"的科学假说,很好地解释了地震活动在空间上的分区、分带现象。活动地块为形成于晚新生代、晚第四纪的强烈活动的地质构造,地块边界带的构造活动性最为强烈。以GNSS为代表的空间大地测量技术以其时空分辨率高、覆盖范围广、观测精度高等特点,被应用于现今的地壳形变监测。基于GNSS建立的中国大陆及周边地区高空间分辨率的地壳运动速度场图像,清晰地揭示了中国大陆内部不同活动地块的不同运动与变形方式,以及地块相互作用的构造边界带的强烈变形。文中回顾了用于监测中国大陆地壳运动的GNSS观测数据来源及处理方法,提出了中国大陆GNSS运动速度场以稳定的华南地块为区域参考框架的优势,介绍了3种划分活动地块的方法以及检验地块是否具有刚性运动的判别方法。结合GNSS速度场的最新研究成果,阐述了具有刚性运动的华南、塔里木、鄂尔多斯、阿拉善和东北地块现今的运动特征,以及青藏高原、天山和华北平原地块的非刚性变形。在利用空间大地测量技术丰富和完善活动地块假说理论方面,不仅需要地块内部和边界带分布密集的GNSS观测网络,同时也要充分利用In SAR等其它空间大地测量技术...     

南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发生在低速区内部和边界.青藏高原东缘中下地壳速度显著低于正常大陆地壳,在松潘甘孜地块和川滇地块西部大约25～45 km深度存在壳内低速层;这些低速特征与高原主体的低速区相连,有利于下地壳物质的侧向流动.地壳的各向异性图像与下地壳流动模式相符,即下地壳物质绕喜马拉雅东构造结运动,东向的运动遇到扬子坚硬地壳阻挡而变为向南和向北东的运动.面波层析成像结果支持青藏高原地壳运动的下地壳流动模型.南北地震带的岩石圈厚度与其东侧的扬子和鄂尔多斯地块相似但速度较低.川滇西部地块上地幔顶部(莫霍面至88 km左右)异常低速;松潘甘孜地块上地幔盖层中有低速夹层(约90～130 km深度).岩石圈上地幔的速度分布图像与地壳显著不同,在高原主体与川滇之间存在北北东向高速带,可能会阻挡地幔物质的东向运动.上地幔各向异性较弱且与地壳的分布图像显然不同.因此青藏高原岩石圈地幔的构造运动具有与地壳不同的模式,软弱的下地壳提供了壳幔运动解耦的条件.     

活动地块假说理论框架的提出、发展及未来需关注的科学问题

由中国科学家提出的"中国大陆强震受控于活动地块运动与变形"的假说,不仅可用于解释中国大陆强震的空间分布,同时基于其理论和定义可将中国大陆划分为6个Ⅰ级活动地块和22个Ⅱ级活动地块。活动地块之间的边界带往往由活动构造带组成,一般宽约几km至百余km,是强烈地震的多发区。活动地块假说指出,已发生的近100%的8级以上强震、约80%的7级以上强震震中均位于地块边界带上。近年来,中国大陆几次7级以上强震也都发生在活动地块边界带,这不仅验证了活动地块假说的理论模型,同时还预测了未来强震就发生在活动地块边界带内某些有利于应力集中的部位。活动地块假说经过近20a的发展,已建立并逐步完善了其理论框架,奠定了中国活动构造与强震预测的理论基础,正推动着强震预测由概率预测向物理预测过渡。但就活动地块的概念和理论框架而言,还存在的诸多问题需进一步回答和解释。众所周知,强震是活动地块边界带特殊构造部位应变逐渐积累、介质突发失稳和能量释放的结果,地震预测的突破性进展需要建立在充分理解其整个物理过程的基础之上。因此,以边界带断裂的活动性、现今的变形状态、深浅构造的耦合关系、强震孕育环境及震源物理模型为主要研究内容,...     

青藏高原及邻区的地壳磁异常特征与区域构造

研究青藏高原及邻近地区地壳磁异常场分布特征,对认识该区岩石圈结构和演化以及区域地球动力学过程有重要意义.本文根据地面、航空、海洋和卫星磁测资料构建的最新一代高阶地磁场模型NGDC-EMM-720-V3,分析青藏高原及邻区地壳磁异常及其垂直梯度的展布规律、磁异常衰减特征、不同波长带对磁异常的贡献和磁异常与岩石圈区域构造的关系.结果显示,青藏高原正负磁异常都较弱,周边地区磁异常强,其分界与高原区域构造的边界基本吻合.磁异常在青藏高原中西部呈近东西走向,西南部和东部形成弧形状,东南部为近南北走向,与构造走向基本一致.东、西构造结地区形成强的负异常焦点.青藏高原内部各新生代地块的磁异常无明显差异,磁异常与地壳厚度没有直接对应关系.在青藏高原弱磁异常背景上,拉萨地块、祁连地块、柴达木地块和川滇菱形地块叠加有相对较强的地壳浅部的短波长磁场.喜马拉雅分布着东西向强负磁异常带,主要由地壳深部和中部的中长波长带产生.四川盆地和塔里木盆地的磁性构造层稳定.高原南部不同高度处的磁异常变化较大,揭示出从地壳深部到浅层地表的磁性构造发生过剧烈变化.     

山西断陷带北部块体构造活动样式及强震构造背景

应用地块构造几何学方法和原理，系统研究了山西断陷带北部构造区地块构造类型、结构和运动特征. 运用断块多米诺模型，通过断裂构造地貌分析对比，系统地讨论了断块变形、断陷盆地伸展运动特点，及其区域分布特征. 分析结果显示:① 以北西向断裂划分，由西向东分为西区段、中区段和东区段，相应的地壳伸展量分别为4.46 km, 2.80 km和1.86 km.。断块平均伸展量约为1 km. 计算结果与实际测量数据大致相同; ② 以恒山断块为界，山西断陷带北部构造区可分为南北两区， 两区地震活动水平不同，分别为M7和6M      

青藏高原地壳的三维密度结构和物质运动

应用区域重力场小波多尺度分析和反演于青藏区后,得到6个地壳等效层密度扰动图件,刻划了地壳三维密度结构,为研究地壳构造和物质运动提供了重要佐证.研究表明在青藏高原地壳内密度变化有以下三个规律.1)从上地壳到下地壳,平面分布上低密度区的分布范围逐渐扩大;在下地壳只有刚性克拉通地体才有显示高密度.2)从上地壳到下地壳,平面分布上密度扰动区的尺度逐渐扩大;到下地壳高或低的密度区不仅数量大为减少,而且边界更加清晰.3)从上地壳到下地壳,青藏高原南部的低密度带不断向北移动,反映印度陆块向欧亚大陆的向北俯冲.青藏高原下地壳密度高的克拉通地体有羌塘、柴达木和巴颜喀拉三个;而昆仑山、阿尔金山、祁连山和冈底斯地块都属于低密度的中新生代构造活动单元.拉萨地块也是低密度地块,在中下地壳它与冈底斯地块相连,应归属于中新生代构造活动单元.松潘甘孜地块在下地壳为低密度,但在上中地壳逐步变为高密度,并与巴颜喀拉克拉通地体连接.这种情况可能反映巴颜喀拉地体的上地壳随印澳板块俯冲向东南方向挤出.青藏高原低密度的物质也由下地壳向上挤出,在中上地壳体积迅速减小.由于下地壳低密度的物质向上挤出,中地壳密度高的克拉通地体会相应发生裂解,使克拉通地块的数目增加.高原北缘的下地壳低密度物质侧向挤出的枝杈有三支;其中一支从西昆仑到天山,另一支从龙门山西秦岭到银川盆地.第三支从高原南缘理塘到大理.它们可能反映下地壳管道流,宽度约180~300km.7级以上地震震中都位于下地壳低密度物质侧向挤出枝杈周围,可能与下地壳管道流位置吻合.     

华北地区活动地块与强震活动

在华北活动地块的鄂尔多斯、华北平原和鲁东-黄海等3个二级活动地块中, 华北平原活动地块内部存在安阳-菏泽-临沂、唐山-河间-磁县两条活动构造带, 把该活动地块分割成太行山、冀鲁、豫淮等3个三级活动地块. 这些三级活动地块具有整体运动特征, 在新生代构造和深部构造上也有明显差异. 构成三级活动地块边界的活动构造带无论在活动强度、规模和地震活动水平上, 都小于一、二级活动地块的边界带. 华北地区活动地块边界带上M≥6级的地震密度比地块内部高出9 ~ 22倍, 平均而言, 在1个数量级以上. M≥7级的大震基本上都发生在活动地块边界带上. 这些差异不是偶然的, 而是反映了板内构造运动和强震活动特点, 是对活动地块假说非常有力的佐证.     

中国大陆现今地壳运动和构造变形

全球定位系统（ＧＰＳ）揭示的中国大陆现今运动场清晰地表现出了以活动地块 为单元的分块运动特征，不同的活动地块具有不同的运动和变形方式．ＧＰＳ观测到的阿 尔金断裂的左旋走滑速率仅（５．ｌ± ２．５）ｍｍ／ａ，龙门山断裂的挤压缩短速率为（６．７± ３．０） ｍｍ／ａ，华南地块相对于欧亚大陆向东的运动速率是 １１～１４ｍｍ／ａ，这些结果均不支持青 藏高原北部沿主要走滑断裂向东大规模挤出的假说．中国大陆以活动地块为单元的现 今构造变形可能与大陆岩石圈的结构和性质有关，上地壳以脆性变形为主，下地壳和 上地幔以粘塑性的流变为特征，从底部驱动着上覆脆性地块的整体运动．     

2008年汶川Ms8.0级地震的深部构造环境——远震P波接收函数和布格重力异常的联合解释

对龙门山及其邻近地区20个宽频带地震台站的记录提取远震P波接收函数,并应用H-k叠加方法,求得每个台站下方的地壳厚度和波速比.以此为约束,进一步作接收函数反演,获得各个台站下方的S波速度结构.后龙门山与松潘-甘孜地块的地壳速度结构相似,而前龙门山的地壳速度结构则与四川盆地相似.由此说明,中央主断裂带是青藏高原东部与扬子地块之间主要的边界断裂.松潘甘孜地块至后龙门山中南部地区存在下地壳低速层,有利于中上地壳物质的滑脱作用.远震接收函数和布格重力异常的分析结果支持龙门山断裂带深部构造为滑脱-逆冲型的论断.在松潘-甘孜地块内可能具有双层的滑脱构造.上层滑脱发生在10~15km的深度上,该滑脱带表现为高温韧性滑脱剪切带.下层滑脱则发生在30km左右的深度上,其下方为青藏高原东部广泛存在的下地壳流.布格重力异常的分析表明,在中上地壳,四川盆地的密度较高,松潘-甘孜地块密度相对较低.龙门山断裂带位于密度较高的一侧,是松潘-甘孜地块向东南方的四川盆地逆冲的结果.在地壳下部,四川盆地为高P波速度和高密度区,表明地壳物质是坚硬的.松潘-甘孜块体是低S波速度和低密度区,表明物质比较软弱.高密度块体阻挡了青藏高原东部下地壳物质向四川盆地下方的流动.受印度板块往北运动的影响,青藏高原下地壳物质向东流动.中上地壳物质向东运动受到刚性强度较大的扬子地块的阻挡,在龙门山断裂带上产生应力集中,导致中央断裂带上应力突然释放,产生汶川Ms8.0级地震.     

中国活动构造基本特征

最近20年来我国活动构造研究进入了定量研究阶段, 并取得了很大的进展. 总结这些定量研究成果, 编制了1∶400万中国活动构造图, 尽可能详尽地表示了活动断裂、活动褶皱、活动盆地、活动块体、火山和地震等不同类型的活动构造及其运动学参数, 总结了中国活动构造的基本特征. 喜马拉雅和台湾为板块现代活动边界构造带, 活动强烈, 断裂滑动速率大于15 mm/a; 大陆板内地区构造活动以块体运动为特征, 可以划分出不同级别的地壳和岩石圈块体, 其中以青藏、新疆和华北断块区现代构造活动最为强烈; 各区200多条活动构造带的运动学特征表明, 板内构造活动是一种有限制的低速率块体运动, 块体边界构造带的水平滑动速率一般小于10 mm/a, 最大为10~15 mm/a, 因而不支持高速率滑动的逃逸理论.     

强震造成的活动地块地壳形变差异探讨

20 0 1年 11月 14日发生在昆仑山口西的 8 1级地震 ,在地表产生了长度大于 35 0km的破裂带 ,最大水平位移 6m左右 ,为左旋走滑断层。在昆仑山口西 8 1级地震周围不同活动地块内不同构造部位布设的GPS基准站对地震的响应存在明显的差异。其中位于柴达木活动地块内部的德令哈基准站在地震的当天观测到 7 5mm的同震位移 ,位于川滇活动地块西南边界带的下关基准站在震后 3d发生了 6 8mm以上的明显位移 ,而位于同一地块内部的昆明基准站和位于祁连山活动地块内的西宁基准站、位于拉萨活动地块内的拉萨基准站震时和震后都没有产生明显的位移。GPS基准站的观测资料表明 ,强震所处的活动地块和其相邻活动地块对强震有明显的响应 ,如果相隔一活动地块 ,则受强震的影响较小 ;在活动地块内 ,活动强烈的边界带或其它活动较强的部位对强震引起的地壳形变的响应明显大于活动强度较弱的部位 ;强震对相邻活动地块影响的差异 ,主要与强震所处活动地块运动时对其产生的作用方式的差异有关     

青藏高原东北缘海原构造带马东山阶区深部电性结构特征及其构造意义

海原一六盘山构造带是青藏高原东北缘地区的一条重要边界,在海原断裂带和六盘山断裂带接触区形成了特殊的马东山挤压阶区,本文对跨过该挤压阶区一条密集测点大地电磁剖面数据进行了处理和二维反演,获得的深部电性结构图像揭示在马东山挤压阶区深部电性结构表现为在高阻背景下镶嵌多个向西南倾斜的低阻条带电阻率结构样式,并在深度约25 km汇聚到中下地壳低阻层内,共同组成"正花状"结构;海原一六盘山构造带西南侧到陇中盆地区间呈现高、低阻相互"楔合"的深部结构特征,而其东北侧的鄂尔多斯西缘带自地表到中下地壳为较完整的高阻块体.另外结合跨过海原断裂带中段和西秦岭造山带的大地电磁探测结果,对海原一六盘山构造带分段性及其两侧的陇中盆地和鄂尔多斯地块的接触关系进行了研究分析.大地电磁探测成果佐证了在海原断裂带中段为具有走滑特点的断裂,而其尾端与六盘山断裂带斜交区域的马东山地区发生了强烈的逆冲推覆与褶皱变形;活动构造研究发现沿海原断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的马东山、六盘山以东西向的地壳缩短调节吸收,GPS观测表明青藏高原东北缘地区现今构造变形分布在海原一六盘山构造带以西上百公里的范围内,陇中盆地一海原一六盘山构造带和鄂尔多斯地块一线的深部电性结构图像也很好地解释了该区变形状态:海原一六盘山构造带带及西南盘的陇中盆地的中下地壳非常破碎,在青藏高原向北东方向的推挤下容易发生变形,而北东盘鄂尔多斯地块地壳结构完整,很难发生构造变形.对海原一六盘山构造带马东山阶区和龙门山构造带的深部电性结构及变形特征等进行了比较分析,发现该区有与2008年汶川地震相似的深部构造背景,应重视该区强震孕育环境的探测研究.     

福建省现代地壳垂直运动与断裂活动

根据福建省境内１９７２年以来两次精密水准复测资料,利用速率面拟合法研究福建省现今地壳垂直运动的特征,并结合本区地质构造和地震活动性探讨这种运动的地球物理意义。资料分析表明,本区内新华夏系构造带是强震活动的主要场所,强震活动地点则又受到与这些新华夏系构造交汇的次一级的东西向构造、北西向构造和环状构造活动的制约;在主要构造断块的交接带上则表现为较显著的地壳垂直运动的差异性,差异活动较强烈的地区与本区地     

天山地区的深部速度结构

利用区域地震资料的反演结果，分别研究了中国新疆、哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦境内天山的地壳速度结构。结果表明，沿天山一带地壳结构极不均匀，根据不同的性质可分为５个较大的块体；山体两侧的壳内低速带是天山与相邻地块碰撞的深部标志，塔里木、准噶尔和伊犁等地块都有向天山俯冲的痕迹     

冈瓦纳型和扬子型地块地壳结构: 以滇西孟连-马龙宽角反射剖面为例

滇西孟连-马龙宽角反射地震剖面切过保山地块(冈瓦纳型), 思茅地块和扬子地块(扬子型)西南部. 通过解释宽角反射地震资料, 获得了这3个地块与昌宁-孟连和墨江缝合带的壳/幔纵波速度结构及相应的地壳和上地幔反射结构图像. 结果表明:思茅地块的地壳P波速度较之保山和扬子地块西南部低, 地壳厚度由保山地块、思茅和扬子地块西南部逐渐增厚. 这三个地块的地壳反射图像也具有明显的差异. 冈瓦纳型地块内上地壳反射发育, 而中下地壳反射很弱. 扬子型地块内地壳反射发育. 思茅与扬子地块西南部反射图案有明显的特殊性. 研究区地壳厚度为 40 km左右. 最后对滇西三个地块的地壳增厚的方式、地震孕育的构造环境冈瓦纳型和扬子型地块的相互作用进行了讨论.     

鄂尔多斯活动地块边界带地震动力学模型与强震危险性研究项目及进展

鄂尔多斯地块及其周缘地区的地震动力学和强震危险性研究,是检验和发展活动地块理论的理想场所。近年来,伴随青藏高原动力学研究视角的不断扩大,逐渐成为国内外新的地学研究热点。项目以"丝绸之路"经济带东端、我国重点强震危险区之一的鄂尔多斯活动地块为研究对象,构建活动地块及边界带三维深浅结构和构造变形模式,建立适用于板块内部的强震孕育动力学模型,完善大陆强震孕育和发生的活动地块理论,研发具有物理意义的时间相关强震预测理论模型,提出地震危险性理论预测技术规程。我国科学家20世纪末提出的大陆强震受控于活动地块的理论,为中国大陆强震危险地点预测提供了重要理论指导,但是如何将该理论更好地应用于实际的强震危险性预测研究中,还需要进一步深入研究活动地块运动和变形如何控制边界带强震的孕育和发生过程。选择鄂尔多斯活动块为研究的目标区,重点开展以下几个方面的研究内容:地块边界带断裂活动习性与强震复发行为;地块及周缘现今三维地壳运动与应变分配;地块及边界带深部结构与深-浅构造耦合;活动地块理论完善与边界带强震危险性研究。项目执行两年来,在几个方面均取得了进展和初步成果,建立了主要边界带断裂强震复发行为模式,获得了地块及周缘不同类型现今三维地壳运动状态,建立了关键区域地块边界带深-浅构造耦合构造模型,开展了边界带强震危险性研究。     

普洱地震活跃区深部电性结构特征及其动力学意义

<正>控制川滇地区构造变形的主要动力源自印度板块对欧亚板块的强烈挤压和扬子地体的阻挡,呈不同次序力源的综合特征。西部侧向挤压强烈,主要来自于印度板块的直接作用,东部则是应力多级转换的结果,印度板块北北东向碰撞青藏高原,导致青藏高原地壳缩短和羌塘地块的向东挤出,羌塘地块的运动受到扬子地体的阻挡,从而驱使川滇地块持续向南南东方向运动。普洱地震活跃区位于青藏高原和扬子地台构造过渡带的思茅地块内,西接保山地     

青藏高原东北缘、鄂尔多斯和华北唐山震区的地壳结构差异——深地震测深的结果

划分大陆活动地块的重要标志之一是它们在地壳结构间的差异。大陆不同地块具有不同的地壳结构特征。这些结构和构造上的不同反映了它们在地壳内部的变形特征和动力过程的差异。文中利用深地震宽角反射 /折射剖面的结果 ,讨论了青藏高原东北缘东昆仑巴颜喀拉地块、鄂尔多斯地块和华北地块唐山震区地壳结构的差异。它们分别是变形强烈的活动地块、内部变形小相对稳定的地块和现代发生过强震的活动地块。在地壳结构上它们之间的差别是明显的。这些差异表现在地壳的分层性质、上地壳和下地壳的结构、地壳结构的不均匀尺度、壳 /幔分界的性质、壳内低速层的分布、地壳界面、特别是莫霍面的构造形态等方面