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．     

俯冲带的负浮力及其影响因素

基于Ｍｕｒｎａｇｈａｎ－Ｂｉｒｃｈ状态方程，计算了密度Ｐ、热膨胀系数ａｖ、定压比热ｃｐ等物性参数在上地幔温压条件下的分布，给出了热传导系数ｋ在上地幔温压条件下的分布．采用准动力学计算方案，用有限元方法计算了板块不同俯冲速度、角度、不同厚度及不同俯冲深度情况下俯冲带的温度分布和密度分布．计算了不同俯冲模型下俯冲带的负浮力及其对岩石层板块形成的等效应力，发现负浮力在俯冲过程中是变化的，俯冲速度和板块厚度对其有明显的影响，在稳定俯冲状态，负浮力约为（１．５－２．３）×１０^１３Ｎｍ^－１，等效张应力约为０．２５－０．２９Ｇｐａ．     

两种地幔对流模式下俯冲带的热结构

根据准动力学计算方案，通过采用等效热源和等效热传导系数的方法，用有限元法计算了不同俯冲角度，而俯冲速度为８ｃｍ／ａ、年龄为１００Ｍａ的俯冲带在稳定俯冲状态的热结构．计算结果表明俯冲带在接近６７０ｋｍ间断面的最低温度可达到１１００℃．全地幔对流模式热结构的计算结果表明６７０ｋｍ间断面以下可存在最低温度达１０００℃的低温区，相应于有０．７％-３．０％的Ｐ波低速异常存在．双层地幔对流模式表明，在６７０ｋｍ间断面以上可有与周围地幔相差约４００℃的水平舌状低温区存在，相应于０．５％-１．４％的Ｐ波低速异常．     

考虑俯冲带潜在震源区的地震危险性算法研究及在中国海域的应用

本文研究了俯冲带潜在震源区离散化方法及考虑俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的场点地震动计算方法,推导了俯冲带潜在震源区地震危险性计算公式,并使用中国海域及邻区地震危险性模型进行地震危险性试算.结果表明,本文建立的考虑俯冲带潜在震源区的地震危险性算法能够实现场点地震危险性计算时对俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的...     

台湾南部～菲律宾地区的地震分布、应力状态及板块的相互作用

利用ＩＳＣ地震资料研究了台湾南部～菲律宾群岛的地震空间分布和ｍ＿ｂ≥５．０的机制解，讨论了俯冲带的形态和地壳及俯冲带上的应力状态，并结合地质和地球物理的研究结果，认为南海次板块的东部边界是由台湾西南俯冲带、马尼拉俯冲带、内格罗斯俯冲带、哥达巴都俯冲带组成，菲律宾海板块的西部边界由东吕宋海槽俯冲带、菲律宾海俯冲带组成。菲律宾群岛是一个形变过渡带，由于该过渡带的存在，南海次板块俯冲于菲律宾群岛之下，菲律宾海板块对南部的影响很弱     

俯冲带深部物质的非均匀流变及其地球动力学意义

计算表明,俯冲带深部主要矿物相的流动强度差异很大。俯冲带矿物流动强度的差异和构造环境复杂性预示着俯冲带深部物质变形是非均匀的,这种非均匀性是控制俯冲带内许多地质、尤其是动力学过程的重要因素之一。通过分析俯冲带构造物理背景和俯冲带深部矿物流变性质变化,研究了俯冲带深部非均匀变形的特征,在此基础之上讨论了板舌变形的几何形态、俯冲带火山活动性、中、深源地震活动性、板舌下插深度和消减过程与俯冲带非均匀变形的相变性。     

日本海俯冲带的热结构及热源的影响

在对温度场计算所需的初始条件、边界条件、热源条件和介质热参数进行讨论和计算的基础上,利用二维热传导问题的有限单元法,计算了日本海俯冲带热结构的演化.发现400℃等温线在板块俯冲7Ma后趋于稳定,最大深度约60km;800℃等温线在板块俯冲11Ma后趋于稳定,最大深度约280km;1200℃等温线在板块俯冲50Ma后趋于稳定,最大深度约530km.通过计算不同热源组合情况下日本海俯冲带的热结构,讨论了热源的因素对俯冲带热结构的影响.结果表明,剪切生热和脱水热只对俯冲带浅部热结构有很大影响,绝热压缩生热对热结构的影响范围最大,而橄榄石→尖晶石相变生热是400km深度以下热结构的控制性热源因素.     

俯冲带流变性质的研究

对不同俯冲速度下俯冲带的热结构和相结构进行了耦合计算, 并结合矿物流变的理论和实验结果给出了不同俯冲速度下俯冲带的流变结构. 浅部俯冲带上表层有1034 Pa·s以上的高粘度值, 而俯冲带下表层的粘度则较小, 但也大于1026 Pa·s; 在橄榄石-尖晶石动力学相变界面以下的深度, 俯冲带的粘度有明显的减小, 最低可达约1022 Pa·s; 在700 km附近尖晶石相-钙钛矿相变界面以上的小区域内有一个粘度明显高于周围区域的高粘度区, 其存在是因为尖晶石相-钙钛矿的相变是一个吸热过程; 尖晶石相占1%到99%的等值线之间的距离有从浅部的约1 km到最底部的约5 km的变化, 初步估计这是高粘度的俯冲带深部的一个低粘度区, 其存在将影响俯冲带的动力学性质.     

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.     

俯冲带主要含水矿物弹性波性质研究现状及展望

俯冲带中的含水矿物对物质循环和水迁移等有着极其重要的作用,同时也是俯冲带中的地震波速异常的主要原因．本文总结了近20年来,国内外对俯冲带三种主要含水硅酸盐矿物（蛇纹石、绿泥石和角闪石）弹性波速研究取得的重要成果：含水矿物普遍具有低波速、高各向异性的特点;压力增加波速增加,但波速各向异性降低．富含水矿物的岩石,波速各向异性随着含水矿物含量的增加而增大,同时受到含水矿物晶格择优取向（LPO）类型以及岩体中裂隙的影响．含水矿物LPO引起的地震波速各向异性特征与俯冲的角度有关,在低角度的俯冲带中会引起垂直于海沟方向的快速传播,而在高角度的俯冲带中引起平行于海沟方向的快速传播．文章最后针对目前俯冲带中含水矿物弹性波速研究中存在的问题,提出了未来需要在三个方面加强研究．