中国东部海域岩石圈结构面波层析成像

本文通过面波层析成像得到了中国东部海域及邻近地区的地壳上地幔S波速度图像,给出了主要构造单元的区划及其结构特征,并讨论了速度结构与现今构造活动及构造演化历史的关系.研究区内中下地壳的平均速度与地震活动存在比较显著的关系,强震基本都发生在低速区内或高低速过渡区.太行山以东地壳内存在几条北西向低速带,其中张家口—渤海地震带下方的低速带最为显著.东部海域划分成北黄海、南黄海、东海、和冲绳海槽等4个构造块体.北黄海具有较薄较高速的岩石圈,与南华北盆地类似,推测是中生代特提斯洋向北俯冲造成岩石圈减薄的遗迹.北华北地区具有低速的地壳和较厚的岩石圈,岩石圈地幔速度偏低且上下比较均匀,可能反映中生代沿北方缝合带持续碰撞作用的特点.南黄海具有相对较厚的岩石圈,较多地保存了下扬子克拉通的特征.在下扬子与华北地块的拼合过程中,洋壳俯冲可能是北黄海和苏皖地区上地幔低速特征的成因.在125°E以东的朝鲜半岛地区未发现这一拼合过程的遗迹.有可能整个朝鲜半岛都是华北地块的一部分;但也有可能是太平洋俯冲和日本海张开的作用完全改造了朝鲜半岛的岩石圈上地幔,抹去了以往构造运动的痕迹.东海地区的地壳厚度,特别是岩石圈厚度向冲绳海槽方向减小,反映出菲律宾海板块俯冲在弧后广大地区都有影响.冲绳海槽地区可见俯冲的菲律宾海板片以及板片上方显著低速的地壳和上地幔,为冲绳海槽的弧后扩张机制提供了证据.     

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．     

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。     

中国东部海域及邻区岩石层地幔的P波速度结构与构造分析

利用中国大陆东部及台湾地区、日本和琉球群岛的地震观测数据，通过体波地震层析技术反演了中国东部海域及其邻近地区的P波速度结构.以此为依据分析了不同地区的岩石层性质和深部动力学条件，探讨了中朝与扬子块体、扬子与华夏块体在海区的深部边界及其构造属性，揭示出菲律宾海板块与欧亚大陆的碰撞以及板片俯冲下沉、弧后扩张作用对中国东部海域岩石层结构的影响.结果表明，中国东部海域的岩石层地幔存在明显的横向非均匀性，它们与区域构造的形成演化有一定的联系.中国大陆东部的五莲－青岛断裂与朝鲜半岛西缘断裂、济州岛南缘断裂共同构成中朝和扬子块体的边界，江绍断裂向东延伸至朝鲜半岛南端成为分隔扬子和华夏块体的边界；东海陆架与冲绳海槽的岩石层结构差异明显，东海陆架具有中国东部地区的岩石层特征，属于欧亚大陆向海域的延伸；冲绳海槽的岩石层强烈减薄，为大陆向大洋过渡的区域；沿着日本－琉球－台湾俯冲带，菲律宾海板块俯冲下沉引起的地幔扰动对中国东部海域产生了较大的影响，欧亚大陆与菲律宾海板块之间的相互碰撞导致台湾地区岩石层明显增厚.     

东海及邻域的两条剖面地球物理反演与综合解释

根据东海及邻域的布格重力异常资料,在东海海域选择了中国大陆东部—东海陆架—冲绳海槽—琉球岛弧—琉球海沟的两条剖面。利用广义逆方法对两条剖面进行重力和磁力反演,结合其它地震等地球物理及地质资料,对剖面的地壳结构进行了综合研究,给出了相应的地质解释．在此基础上,对东海陆架盆地、冲绳海槽盆地的成因与性质,以及应力作用情况进行了探讨,认为冲绳海槽地壳的纵向结构是一种“二元结构”;沟—弧—盆受的主应力方向为NW向;该区平面上地质地球物理现象的分块分带与纵向上的二元构成根本原因与菲律宾海板块和欧亚板块聚敛俯冲方向有关,还与两板块接触部位形状有关．     

中国东部大陆与东海海域地质构造的相关性分析

分析了中国大陆东部地区和东海海域地球物理场、大地构造、地球动力学特征．根据分析得出;东海海域的重磁场特征与中国大陆重磁场特征密切相关．分布趋势与走向均与大陆边缘重磁场相同,是大陆地球物理场向海域的延伸．东海陆架盆地地区具有大陆地球物理场特征．东海东部边缘、海槽具有大陆边缘地球物理场特征．根据研究区的重磁资料计算了该区莫霍、居里界面深度与分布．地壳结构特征表明：莫霍界面在中国东部的主要走向为NE—NNE向,与东海莫霍界面的走向基本一致,说明是大陆地壳向海域的延伸．在冲绳海槽以东海域,地壳厚度由十几公里迅速减薄到几公里,表明地壳由过渡壳向洋壳的转变．因此;中绳海槽应该是大陆地壳的自然终结．中国大陆东部居里界面的差异,反映了地壳结构的不同。陆区及陆架区的磁场特征主要反映了上地壳的磁性结构,相应的也形成了不同的磁场特征与居里界面特征．地球动力学特征表明：东海海域地球动力学特征与中国东部大陆地球动力学特征关系密切,这一地区是欧亚板块与菲律宾海板块的结合地带．构造活动十分强烈．是研究中国大陆及其邻域构造运动,进行地球动力学特征分析的极为有利、重要的地区．     

我国近海地震活动特征及其与地球物理场的关系

对我国近海海域有历史记载以来的地震的震级、震中参数进行了整理分析,并分析了各海域地震活动的时、空分布规律,根据历史地震资料,确定海域受历史地震影响的最大影响烈度,然后初步分析了地震活动与现代构造应力场、地球物理场的关系.研究发现:(1)近海海域历史地震资料的精度较低,中强地震存在明显的遗漏.(2)渤海、台湾海峡、南海北部地震活动性较强,黄海次之,东海最弱.(3)近海海域的震害主要来自海域地震和近岸陆地强震的影响,影响强弱依次为:渤海、黄海、东南沿海、东海.(4)现代构造应力场以水平向构造应力场作用下的走滑运动为主,最大主应力方向受印度板决和太平洋板块、菲律宾海板块的俯冲挤压方向影响.(5)海域地球物理场,特别是布格重力异常、地壳厚度分布与强震构造带的空间分布关系的相关性较好.本文的研究结果可为我国海域及滨海重要工程的抗震设防、海域地震危险性区划提供一定的基础.     

对黄海—东海研究区深部结构的一些新认识

综合地震层析成像与重磁数据的处理结果，选择26°N～36°N，120°E～130°E的范围作为研究区，讨论了黄、东海研究区的深部结构特点及其与周边各地质单元的相互关系，完成了研究区两条剖面的密度结构反演，认为东海陆架地区地壳厚度变化与大陆地区相比并不明显，显著减薄开始于冲绳海槽地区，中地壳消失；琉球岛弧处地壳厚度明显再度增加，特别是上地壳的厚度增加最大，推断其原因应与俯冲作用及俯冲带附近板块与地幔的运动速率之差有关.地球物理场“东西分带”是黄海—东海地区壳内结构从西向东变化的反映，但随着深度的增加，研究区的岩石层结构出现以近EW向为优势的构造格局.因此推断深部近EW向的异常是三叠纪时期南北板块碰撞、挤压所致，浅部的NE向条带异常是后期构造运动在岩石层较浅部位构造效应的反映.黄海—东海地区岩石层结构存在浅部与深部优势构造方向不协调的现象.层析成像结果证实了南黄海东缘断层的存在，还勾绘出绍兴—十万大山碰撞带为以40°左右的倾角向NW方向倾斜的高速带，另一条倾向基本相同的高速带则是南、北扬子块体结合带在深部的反映.     

中国东部海区及其邻域岩石层结构与地球动力学特征研究

中国东部海区及其邻域受到来自欧亚、太平洋和菲律宾海板块运动的共同作用,其是认识中国边缘海形成演化的天然实验室.本文通过分析中国东部海区及其邻域的地球物理场特征,采用重力反演方法计算了该地区的莫霍面深度,根据地震层析成像的反演结果分析了研究区的地壳和岩石层速度结构,并从地热、断裂带、天然地震分布和应力场特征等方面对该区域的地球动力学特征做了进一步的分析.通过分析、反演计算可以得出:中国东部海区的陆架区的重、磁场特征与中国大陆重、磁场特征分布趋势与走向相同,是大陆地球物理场向海域的延伸.东海陆架盆地区和中国大陆东部的地壳结构和走向趋势相同,是大陆地壳向海域的延伸.东海东部及其边缘海域、海槽为过渡性质地壳,由于地壳性质的转变,说明冲绳海槽应为东海大陆架的自然终结.地震层析成像反演结果为研究岩石层地幔的结构组成以及形成演化的深部动力因素提供了依据,32+km深度处的速度图像基本上反映出莫霍界面正下方的速度分布特征及莫霍面的起伏形态,其与重力反演计算的结果相符合.70km深度上的速度图像反映出东部海区深部结构南北分块的特征,海区表现负速度扰动,推断已部分进入软流圈.110km深度处的速度图像表现为大范围的低速异常,只有扬子块体有正异常显示,进一步验证华南华北块体减薄.中国东部海区及其邻域地球动力学特征主要为:冲绳海槽高热流异常区显著,热流分布明显和沟弧盆体系的构造特征相吻合,呈现NE向条带状分布;断裂体系显示出"东西成带"的待征;冲绳海槽和琉球海沟区域具有地震活动的成带性,地震震中的分布密度远大于远离板块边界的大陆内部;其现代应力场从北到南由NE向逐渐转为NEE至SE向,总体呈向东发散的扇形分布.     

泰国三塔断裂活动性及其板缘动力学意义

通过对位于印度板块与欧亚板块碰撞带缅甸弧附近三塔断裂带活动性的野外考察研究，探讨了位于缅甸弧东侧的滇缅泰板缘地区现代构造与地震活动动力来源和空间不均匀性。指出印度板块与欧亚板块沿兴都库什弧的正面碰撞和青藏高原隆起导致的侧向挤出作用对滇缅泰板缘地区现代构造与地震活动的影响可能大于印度板块与欧亚板块沿缅甸弧的碰撞对上述地区的影响。     

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.     

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。     

东亚地震活动的时空分布及其与区域应力场的关系

来自板块之间相对运动的构造力可以传递到大陆地壳,从而形成了大陆内部的地震应力场.在某一地区,包括小地震在内的地震活动性的分布可以反映该地区的应力场的变化.根据这一观点,本文根据大量的震源机制解的结果以及最近500年的地震活动资料,详细地研究了东亚地区内几个地区的区域应力场的特征.其结果表明,来自太平洋板块相对欧亚板块的俯冲所形成的构造力,控制了从华北地区到南北地震带北段的应力场.本文根据小震的地震活动变化的特征,讨论了日本一部分地区由地震活动性的变化所反映的区域应力场的变化.中国西部以及印度-澳大利亚和欧亚大陆板块边界地区,最近大约100年地震活动性的同步变化表明,来自印度-澳大利亚板块和欧亚板块碰撞所产生的构造力,传递到了中国西部.印度-澳大利亚板块和欧亚大陆板块边界,以及中国西部的地震活动,现在依然处在地震活动高潮期.      

中国大陆现今地应力场黏弹性球壳数值模拟综合研究

中国大陆现今实测地应力场的状态与板块构造环境、活动断裂带分布、地形地貌以及地壳结构呈现一定相关性. 在中国大陆西缘,印度洋板块与欧亚板块陆发生陆碰撞,在中国大陆东缘,菲律宾海板块、太平洋板块俯冲到欧亚板块之下. 中国大陆内部被大型活动断裂带分割为多个块体,各个块体的地壳结构和厚度呈不均匀分布,地形地貌起伏具有很大的差异. 笔者以中国大陆块体模型为基础,把板块构造作用和重力势作为主要影响地应力状态的两个主要要素,在现今活动构造、GPS和实测地应力等成果的约束下,利用线性黏弹体球壳有限元模拟分析了中国大陆现今地应力场的分布特征和控制因素. 结果表明: (1)构造应力场总体上呈现出西部挤压,东部拉张的特征,印度板块与欧亚板块的持续碰撞形成了青藏高原及其周缘的挤压性质的构造应力场,而东部菲律宾板块与太平洋板块的俯冲形成了黄海、东海和环渤海区域的拉张性质的构造应力场,中间为拉张环境和挤压环境的过渡,最大主应力的方向受到板块构造环境和活动构造分布的控制;(2)重力的影响主要体现在地形梯度大和地壳厚度结构变化大的地壳浅部区域,在藏南、滇西北局部地区的地壳浅部由于受到重力势控制,呈现为张性应力场,在塔里木地区由于重力势引起的应力场与构造应力场同为挤压性质,因此该区的挤压强度得以增加;(3)中国大陆浅部地应力场的状态主要受到区域板块构造环境、块体边界活动构造带的展布和地形的控制,总体上以南北构造带为界,西部以较强的压性构造环境为主,东部为较弱的压性构造环境,藏南和滇西北局部地区存在有张性构造环境;构造应力对地应力的贡献比重随着深度增加而增加;(4)采用黏弹性模型的构造应力场模拟结果比完全弹性模型的模拟结果能够更好地与实测地应力场相吻合,利用完全弹性模型分析由地震等诱发的地应力瞬时变化是有效的;(5)青藏高原东南缘最大主应力方向发生了较大的偏转,其主要控制因素有:印度板块持续的碰撞、中下地壳对上地壳拖曳以及印度板块通过实皆断裂对欧亚板块的剪切拉伸作用. 中国大陆现今地应力场是整个地壳岩石黏弹特性长期演化和断裂活动的结果,是地应力场动态演化过程中在现今时间点上的状态,受到板块构造环境、大陆内部活动断裂分布、地形地貌和地壳结构等因素不同程度的控制,模拟结果为中国大陆地应力场提供了一个定量的参考模型.     

中国大陆及邻区板内应力场的数值模拟及动力机制探讨

中国大陆位于欧亚板块的东南部, 受到印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块的碰撞挤压与俯冲作用, 其构造应力场形态和动力学机制相当复杂. 本文采用伪三维有限元方法, 以世界应力图2008年版本数据(WSM2008)的应力方向和应力型两类指标作为主要约束, 对中国大陆及邻区的动力驱动机制进行数值模拟, 给出了中国大陆周边地区板块边界力的大小和方向估计. 同时对3个典型情况的数值模型进行了分析. 结果显示, 软流层静压推力对该区域构造应力场影响相对较小, 板块边界力作用则起主导作用; 印度板块在喜马拉雅造山带对欧亚板块的碰撞控制了中国大陆地区应力场的基本形态, 是形成川滇地区走滑型地震为主的重要原因; 琉球海沟——南海海槽俯冲带边界力显示了挤压-张性的分段特性, 贝加尔裂谷表现为拉张作用. 进一步的分析表明, 中国大陆大部分区域内最大水平剪应力分布图像与该地区地震辐射能量密度的分布存在较好的空间正相关性．      

中国大陆地震活动分期及其与构造运动的关系

利用应变积累释放曲线的方法，讨论中国各主要地震区带的平静－活跃期现象及其与构造运动之间的联系。中国西南地区的地震活动反映了由印度－欧亚板块碰撞引起的动力作用由西向东，由南向北的推过程。