浅谈大陆构造-板块构造的回顾与反思

60年代提出的板块构造理论拓宽了人们的思路,给地球科学带来了活力。但是随着对大陆区域地质调查的深入,发现大陆板块与大洋板块差异很大,用刚性板块运动学理论不能解释大陆内部复杂的构造形变和板内地震活动。J. Dewey(1986)和P. Molnar(1988)相继提出大陆构造及其研究方法。我国青藏高原是一个典型而独特的大陆构造单元,是最强烈的板内形变带和地震活动区,同时是亚洲大气环流的启博器。青藏高原很可能成为新的地球科学理论的诞生地。     

亚洲大陆岩石圈多层构造模型和塑性流动网络

中、东部亚洲大陆的广大地区存在着由两族大型地震带共轭相交而成的统一地震网络;位于中、上地壳的这种地震网络,实际上是岩石圈下层(含下地壳和岩石圈地幔)塑性流动网络的一种响应。统一塑性流动网络系统的存在,证实了板内构造变形的驱动力源主要来自印度板块的碰撞推挤,而作用力的远程传递主要借助于网络状塑性流动。塑性流动网络对板内构造变形起着控制作用。     

“板块构造与大陆构造”专题讨论——大陆构造与板内地震

板块构造理论是地学研究的一次革命,它推动了当前地球科学的发展。但是用刚性板块运动学的理论不能解释大陆内部复杂的构造形变作用和强烈的地震活动,大陆构造理论是在板块构造的基础上加以补充和发展,本文简要地介绍大陆构造研究的要点,特别是大陆构造与板内地震活动的关系。我国是一个以大陆为主体的多震国家,板内地震活动应结合岩石圈结构、块体运动学和流变学进行研究。     

福建及台湾海峡地震预警工程架构探索

福建及台湾海峡是海陆板块碰撞到板内地震活动过渡带 ,东侧毗邻台湾板缘地震带 ,西侧为福建内陆板内地震活动区。这是得天独厚的观测研究大陆边缘地震构造带强震活动及板块动力学的良好地域。当前 ,我国进入全面建设小康社会历史时期 ,为防御地震造成社会灾害 ,实现以人为本 ,防患于未然 ,势必需要建构一个实用化的地震预警工程及其机制。本文即是在对福建及台湾海峡近 30多年以来观测研究的基础上 ,提出应用现代空间技术、数字地震、计算机网络等技术架构地震预警工程与机制的一种设想。     

板块内部地震预报研究

板块内部地震的预报是一个世界性的科学难题。攻克这个难题的努力可以分成两个方面:一是以确定板块内部未来地震的地点和强度为主的长期预报研究,包括板内地震的构造环境和孕育过程的阶段性特征,大陆地区强震危险性和地震灾害的预测等。二是以确定未来地震发生时间为主的短期预报研究,包括强化地震前兆的观测以及前兆的分析和机理研究。     

印度—欧亚板块碰撞变形区的大地震时空分布特征与迁移规律

印度板块与欧亚板块在新生代期间的持续碰撞和挤压过程导致亚洲大陆发生了强烈的弥散式板内变形,并形成了一个以贝加尔湖为顶点,以喜马拉雅带为底边的近似三角形的变形区与强震活动区,即新-藏三角区。基于固体刚塑性变形平面结构,结合滑移线场网络模型,对该区历史强震活动的大范围离散式空间分布特点进行了分析解释。结合1505-1976年以来历史强震空间迁移的实例,归纳了该区历史强震活动与地震应变释放从印度板块边界→新-藏地块→两侧大陆的顺序性及定向性迁移特征,并根据对地震空间迁移规律的认识,进一步探讨了区域未来强震危险性问题。结果显示,从2000-2018年间,印度板块边界和新-藏三角区已多次发生M7.9~9.1大地震,但其东、西两侧的区域大陆地区却异常平静,没发生过7级以上大地震。依照区域强震活动的顺序性迁移特点,推测在未来几到几十年,亚洲大陆东部与中部以及喜马拉雅带东段等区域的大地震危险性较大。      

青藏高原板内地震震源深度分布规律及其成因

青藏高原板内地震以浅源地震为主, 下地壳基本上没有地震, 地震震源多集中在15~40 km的深度范围, 主要在中地壳内, 呈似层状弥散分布.其中30~33 km深度是一个优势层, 与壳内分层有关.总体上青藏高原南、北部的震源面略呈相向倾斜特征.70~100 km深度区间出现了比较集中的震级较小的地震, 可能与壳幔过渡带的拆离作用有关.高原内部的正断层系与板内地震密切相关, 是板内浅源地震的主控构造.总之, 青藏高原地震震源沿着活动的上地壳脆性层与软弱层之间的脆-韧性过渡带分布.这些板内地震活动属于大陆动力学过程, 与板块碰撞和板块俯冲无关.初步认为青藏高原浅层到深层多震层的成因分别是韧性基底与脆性盖层、韧性下地壳与脆性上地壳、韧性下地壳与脆性上地幔的韧-脆性转换、拆离和解耦的产物.      

大陆板内构造变形及其动力学机制

典型大陆板内变形发生在克拉通化的大陆岩石圈内部,距离同变形期活动板块构造边界数百至2000km以上。收缩变形主要表现为区域尺度的盆地构造反转、结晶基底与上覆盖层共同卷入变形的厚皮式逆冲构造,具有变形局部化特征。因为流变学分层特征不同,大陆板内变形可以发生在中上部地壳、整个地壳乃至岩石圈尺度上,表现为不同波长的地壳或岩石圈尺度纵弯弯曲。大陆岩石圈板块内部物质组成与结构的不均一性、流体活动、热作用、克拉通内盆地巨厚沉积产生的覆盖效应、地壳加厚等导致的岩石圈强度的局部降低等,是导致大陆板内变形以及应变局部化的原因。构造活化是大陆板内变形的重要方式。板块俯冲或碰撞远程效应被认为是大陆板内变形的主导动力学模型,但是放射性元素积累导致的岩石圈强度热弱化,或大陆冰川消退触发板内应力状态变化等导致大陆板内变形的动力学模型也应该引起关注。     

闽台地球动力学及其能态结构研究

台湾地处中国大陆东南边缘是菲律宾海板块凸向亚欧大陆俯冲-碰撞异常岛弧带。福建位于台湾岛弧西侧活动地块。闽台独特的构造格架、地球动力学状态和构造应力场与地震活动之间的内在关联性,使之成为研究海陆板块俯冲-碰撞效应及其对板内地震活动影响天然地区。本文主要依据近30多年以来对福建地块的地震地质背景、地壳变形观测、构造应力场、地震活动性以及地壳-上地幔结构探测、地热场等资料,结合台湾学者详细对台湾岛弧地球动力学与强震构造等研究成果,探索海陆板块俯冲-碰撞地球动力学特征及其对板内活动地块影响,进而揭示板间-板缘-板内强震活动关联性和动力学性状的异同性。试图为本区强震预测和防震减灾对策提供新思路。     

论中国大陆的板内变形机制

中国大陆板内变形普遍比较强烈。造成大陆板内变形比较强烈的原因 ,笔者认为主要有以下4点 :地块小、数量多、地块稳定性差 ;沉积盖层厚度大、地块表层强度低 ;地块经受了多期次的碰撞、拼合 ;中生代以来周邻板块作用比较强烈 ,板内应力场多次发生变化。板块间碰撞所产生远程效应是造成中国大陆普遍发生强烈板内变形的主要动力。正是在这种方向多变的、近于水平的动力作用下 ,由于各圈层岩石强度不同 ,派生出一系列圈层间的滑脱面、拆离面或断层 ,造成了比较强烈的大陆板内变形 ,在地下深处出现局部的减压地段 ,从而诱发了深部的岩浆活动。     

燕辽裂陷槽中元古代古地震与古地理

位于中朝板块北部的燕辽裂陷槽是中元古代板内裂解的产物。中元古代的伸展裂解构造诱发强地震。中元古代长城系（1800-1400 Ma）的串岭沟组、高于庄组及蓟县系的雾迷山组（1200 Ma）中保留有丰富的地震灾变事件记录：各种软沉积物液化变形,如液化砂岩脉; 碳酸盐岩中的泥亮晶脉、灰岩墙、液化角砾岩、水塑性变形、各种卷曲构造、环形层、层内粒序断层以及碳酸盐岩成岩初期的脆性变形。这些地震成因的变形构造与同沉积断裂相伴生。依据地震记录,中朝板块北部地区中元古代经历两次板内裂解,即1800-1400 Ma之间与1200 Ma,200 Ma的裂解导致燕辽裂陷槽的最终形成。燕辽裂陷槽中元古代的古地理格局与两次板内裂解相联系,古海盆的范围、盆地的边界、岩相带均受同时期断裂-地震控制。燕辽裂陷槽的古地理环境是一个深部物质活跃、断裂火山活动剧烈和地震频繁的构造带。     

地震和干旱的定向迁移及其机制

本文介绍了中国大陆4条地震带和全球6条地震带地震的定向迁移和亚非中纬度地区干旱的迁移现象;探讨了亚非地区地震和干旱向东定向迁移的机制,认为这可能是由地球自转速度变化、大西洋脊间歇性张裂和板块的脉动式推挤引发的变形波的传播和这种变形波驱动地壳和上地幔内的热流体（液、气）周期性上涌引起的。     

板块漂移与中国的大地构造演化及效应

地球南北半球大小的波动变化,导致了板块运动。板块构造分板块移动构造、板块碰撞构造和板内构造。石油生成于板块前缘增生带,赋存于板块碰撞隆起带两侧的盆地中。板块的移动、碰撞和板内层间滑导致了地震,中国境内可以划分两个地震带。     

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

亚洲内陆的强地震密集地发生在天山-贝加尔一线,但该处并不存在一条连续的大断裂,学术界对这个问题的认识长期相左。文中分析了这条地震带的时空分布、分区特点、应力状态和活动周期,计算了欧亚大陆的布格重力异常场、均衡重力异常场,反演了上地幔的密度分布和剪切波速分布。发现在这个部位的70~250km的深部有一条北东向的密度、速度陡变带,它是新生代的冷地幔和热地幔的交界带,与浅部构造存在立交关系,对亚洲大陆的现今构造运动和应力场具有重要的控制作用。这个带的地震不同于传统意义上的板缘地震和板内地震,是一种因为深浅构造不同而造成的结构性地震,性质上为大陆内缘地震。文中还就深浅构造的空间立交关系、时间镜像关系进行了讨论,指出在南北地震带和伊朗东侧地震带的立交结构也与上地幔构造有关。天山-贝加尔活动构造带是正在发展中的板块边界,是大陆内部的一个典型构造,北侧为稳定的俄罗斯-西伯利亚次板块,南侧为活动的中国-东南亚次板块。     

大兴安岭—燕山晚中生代岩浆活动与俯冲作用关系

本文通过对华北的大兴安岭－燕山地区晚中生代火山－深成岩岩石化学、同位素地质学的分析，认为该地区岩浆的形成和演化与板内伸展环境下的底侵作用有关，而与太平洋板块俯冲无直接的成因联系。本文展示了较高分辨率的日本海沟－长白山－蒙古额尔德尼查干的地震层析图像，揭示了太平洋俯冲板片的形态特征；再结合对俯冲时间及俯冲作用与岩浆作用时差的研究，进一步证明板块俯冲与研究区的岩浆活动无直接关系。最后通过底侵作用年代学的研究，将大兴安岭－燕山中生代岩浆活动与层析图象显示的大陆板内软流圈上涌体联系起来。     

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

亚洲内陆的强地震密集地发生在天山-贝加尔一线,但该处并不存在一条连续的大断裂,学术界对这个问题的认识长期相左。文中分析了这条地震带的时空分布、分区特点、应力状态和活动周期,计算了欧亚大陆的布格重力异常场、均衡重力异常场,反演了上地幔的密度分布和剪切波速分布。发现在这个部位的70~250km的深部有一条北东向的密度、速度陡变带,它是新生代的冷地幔和热地幔的交界带,与浅部构造存在立交关系,对亚洲大陆的现今构造运动和应力场具有重要的控制作用。这个带的地震不同于传统意义上的板缘地震和板内地震,是一种因为深浅构造不同而造成的结构性地震,性质上为大陆内缘地震。文中还就深浅构造的空间立交关系、时间镜像关系进行了讨论,指出在南北地震带和伊朗东侧地震带的立交结构也与上地幔构造有关。天山-贝加尔活动构造带是正在发展中的板块边界,是大陆内部的一个典型构造,北侧为稳定的俄罗斯-西伯利亚次板块,南侧为活动的中国-东南亚次板块。     

板内造山作用与成矿

中国大陆广泛分布强烈的板内变形和造山作用,传统的板块构造理论常常将其解释为板块边缘汇聚力的远程效应。然而,中国大陆的板内造山作用与汇聚板块边界之间缺乏可预期的动力学联系,不能简单地解释为大陆碰撞或板块俯冲的远程效应。本文提出另一种可供选择的解释,认为板内变形主要取决于岩石圈不均一性。相邻的板块拼合在一起形成统一板块之后,区域地质演化进入板内阶段。板块碰撞导致的岩石圈不均一性和重力不稳定性可以触发强烈的板内变形甚至造山作用,其延迟时间的长短取决于岩石圈不稳定性的程度和地球深部的热扰动。与板缘造山带相比,板内造山作用缺少板块俯冲-碰撞过程,板内造山带的演化历史相对简单,通常是以岩石圈拆沉作用开始,以地壳的垂向增生为特征,最后以岩石圈拆沉作用结束或形成重力不稳定岩石圈。因此,板内造山作用一般沿着古造山带发育。古造山带岩石圈结构低成熟度的特点不仅是岩石圈不稳定性的主要原因之一,而且由于挥发分和含矿元素的富集在活化过程中具有很强的成矿潜力。板内造山带的成矿作用依赖于深埋在岩石圈-软流圈系统不同深度水平上含矿流体的突然释放,主要发生在造山作用初始阶段和造山后伸展阶段。     

中国中-新生代大陆扩张盆地和近代大陆构造地震(续)

二、中国近代大陆构造地震的成因类型中国近代大陆构造地震系指板内构造地震,包括前中生代古板块缝合后的板内地震。前中生代古板块拼合后,全球性中-新生代的新构造体制基本成形,即使古缝合线的复活,也多半要受中-新生代大地构造体之间活动机理的制约。尽管它们在某种程度上仍显示出一定     

2005年10月8日巴基斯坦7．8级地震及周边板缘地震与中国部分地区中强地震的相关分析

2005年10月8日11时50分,根据我国地震台网测定,在巴基斯坦、阿富汗、印度北部地区(北纬34．4,东经73．6)发生7．8级强烈地震,此次地震位于印度板块和欧亚大陆板块作用的“结点”地区。为此,我们统计分析了1900年以来,欧亚板块和印度板块交界地区发生7级以上板缘地震与中国大陆的几个主要地区的相关性。结果表明,欧亚板块和印度板块交界地区的板缘地震对我国的大陆地区影响不大。     

中国岩石圈应力场与构造运动区域特征

笔者系统分析了1918—2005年间中国大陆及其周缘发生的3130个中、强地震的震源机制解,根据其特征进行了岩石圈应力场构造分区,首次得到区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计数字结果。在此基础上研究了应力场的区域特征、探讨了其动力学来源以及构造运动特征。总体结果表明,中国大陆及其周缘岩石圈应力场和构造运动可以归结为印度洋板块、太平洋板块、菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间的相互作用的结果。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、中国西部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轴水平分量方位位于20～40°,形成了近NE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。而多数正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区,断层位错的水平分量位于近东西方向。表明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。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到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。华北地区大地震的震源机制解均反映出该区地震的发生大体为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果。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。地震的震源机制结果还表明,将中国大陆分成东、西两部分的中国南北地震带是印度洋板块、菲律宾海板块与太平洋板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线。