岩石圈塑性流动波的实验研究(Ⅰ)

实验采用了适当配比的塑化松香 ,模拟岩石圈延性层 ,研究边界驱动条件下塑性流动波的传播过程。实验表明 ,塑性流动波类似于粘性重力波 ,并有“快波”和“慢波”之分 ,二者分别由主波和辅波叠加而成。主波类似于孤立波或涌波。根据相似原理 ,“快波”主波的外推波速约为 0 .12～2 .5km/a ,在波速量级上大致相当或接近于岩石圈下层某些控制地震迁移的塑性流动波。

大陆板内塑性流动波与地震迁移（一）

大陆岩石圈下层的网络状塑性流动，通过能量的远距离传递，控制着板内地震的空间分布，而脉动式塑性流动波的传播决定了地震的迁移。根据地震时、空分布特征的分析结果，以喜马拉雅碰撞带为驱动边界的中东亚网络系统主要存在着两种塑性流动波，波速的沿网带分量分别约为１～７ｋｍ／ａ和１２～４５ｋｍ／ａ，边界起波的时间间隔平均为９３．７ａ和１０．８ａ，分别称之为“百年波”和“十年波”。塑性流动波的波峰带为地震的发生提供必要的能量背景条件。

地幔对流的实验研究:非立柱状幔柱和地幔涡旋

地幔对流的物理模拟实验结果表明 ,在地幔介质和温度非均匀分布的复杂条件下 ,热卷流 (地幔柱 )往往由立柱状转变为非立柱状 (含斜柱状、涡旋状等 )。在忽略科里奥利力的情况下 ,板块的下插和滞积下沉、岩石圈根的存在以及地幔介质粘度的非均匀分布等都可能构成不同形状的障碍 -导流体 ,导致地幔的涡旋运动。软流圈中的水平涡旋环带属于对数螺线型 ,环带旋转半径及线速度逐渐减小 ,最终在旋转中心处下沉 。

塑性流动网络控制下川滇菱形块体及邻区构造应力场与地震构造

川滇地区位于中东亚塑性流动网络系统东南部 ,研究区内岩石圈下层含右向网带 6条和左向网带 16条 ,受其控制在多震层内形成相应的地震带。多震层和岩石圈下层的构造应力场在总趋势上基本一致 ,进一步证明了下层网状流动对上层的控制。沿网带以不同交角展布的发震断裂组成地震构造带 ,其中多数右向地震构造带已发育成熟 (视成熟度Λ≥ 0 .8) ,而左向带除大理 -通海和腾冲 -景洪两带接近成熟外 ,多数的Λ值显著小于 0 .8。“川滇菱形块体”因塑性流动网络的存在和块体边界的变迁 ,其现今构造和动力学涵义有待探讨。

亚洲中东部岩浆岩网络状分布与塑性流动网络

亚洲中东部的岩浆岩分布具有明显的网络状特征，共轭相交的岩浆岩带构成了晚古生代、中生代和新生代不同的岩浆岩网络系统。岩浆岩网络受岩石圈下层塑性流动网络的控制，是塑性流动带剪切变形、摩擦热效应及带内介质弱化、轻化，以至促成地幔上隆和岩浆上涌的结果。根据“塑性流动－岩浆岩”网络，推测了不同地质时期大陆构造变形的驱动边界、驱动力方向和古构造应力场。

大陆板内塑性流动波与地震迁移（二）

基于大陆岩石圈塑性流动网络和塑性流动波的观念，地震迁移主要表现为塑性流动波控制下地震沿网带的迁移。中东亚网络系统存在着两种以上的塑性流动波，其中与地震中期预测有关的是“十年波”和“百年波”。它们具有不同的起波年份、起波期和波峰带，而各期波的优势传播方向和有效作用范围又有所不同。两种波的波峰带相互叠合形成双重波峰区，其中有“塑性流动－地震”网带经过的区段为地震提供必要的能量背景条件，构成能量背景区。对中国大陆１９７６年震情的检验表明，６．０～７．８级地震共１９次，约有９０％分布在相应震级范围的能量背景区内。

亚洲中东部“塑性流动－地震”网络系统及板内构造单元

对于地震的网络状分布特征的研究表明，在亚洲的中东部地区存在着两个网络系统，即分布于大部分地区的中东亚网络系统和位于其东南的华东南网络系统。根据多层构造模型，这些地震网络系统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显示。每一“塑性流动－地震”网络系统为不同类型的边界所围限，其中包括一段驱动边界以及若干段约束边界和泄流边界。本地区的两个塑性流动网络系统分别以喜马拉雅弧和台湾弧为驱动边界，对板块内部的构造变形、构造应力场、地震活动性、以及构造单元（亚板块、地体等）的划分起着控制的作用。

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。

亚洲中东部地区塑性流动波(“慢波”)与地震活动

根据先前相似模型实验的结果 ,在板块边界驱动下 ,沿岩石圈下层 (含下地壳和岩石圈地幔 )传播的塑性流动波包括“快波”和“慢波” ,二者均属于黏性重力波 ,并分别由主波和辅波叠加而成。“快波”以 10 0 ～ 10 2 km/a量级的速度传播 ,已为塑性流动波控制下地震迁移的研究所证实。文中根据 7级以上强震的条带状分布图像 ,证明在喜马拉雅弧驱动下还存在着波速仅为 10 0 ～ 10 1m/a量级的“慢波” ,其中对 7级以上强震起控制作用的主要是“慢波”的辅波 ,其平均波长为 4 45km ,波速为 0 81～ 2 80m/a ,周期为 0 .16～ 0 .5 5Ma。“慢波”的边界起波时间距今约 1.34～ 4 .6 6Ma ,相当于上新世中期至早更新世中期 ,与喜马拉雅构造运动的主要活跃期 (幕 )之一相吻合。以喜马拉雅弧西段和东段为波源所形成的2个“慢波”系统的波峰带相互重叠 ,为

塑性流动网络控制下华北地区构造应力场与地震构造

文中所述华北地区位于中东亚塑性流动网络系统的东部 (偏北 ) ,在岩石圈下层内含右向和左向塑性流动网带多条 ,受其控制 ,在其上方多震层内形成地震带 ,并导致上层构造应力场在总趋势上与下层基本保持一致。发震断裂以不同交角沿网带展布 ,组成地震构造带 ,其中少数地震构造带的视成熟度较高 。

地震时空影响域、复发间隔和有效孕震时间

研究表明 ,地震的时空影响域 (影响范围 )在t(时间 ) r(距离 )坐标上具有双曲线型的边界曲线 ,t=0时的最大影响半径为r0 ,r=0时的最大影响时间 (即原地复发间隔 )为t0 。根据我国华北、西北、青藏和西南等地区后继地震相对于先发地震的时、距分布状况 ,经优化拟合和统计分析 ,确定了地震时空影响域的优化边界曲线及 90 %置信度边界曲线。以三维 (时间 -距离 -震级 )的“地震时空影响域”概念取代一维 (时间 )或二维 (时间 -震级 )的“复发间隔”概念 ,为认识地震活动涨落起伏的实质、估计潜在震源的有效孕震时间和改进地震的中长期预测提供了新的思路。

地壳、上地幔变形属性的判别

基于Ｍａｘｗｅｌｌ和Ｋｅｌｖｉｎ流变模型，以延续时间与松弛期的比值，即松弛数，作为衡量指标，对地壳、上地幔不同层次的变形属性进行了判别。结果表明，除软流圈地幔主要为粘性流动外，其上各层的情况是：在漫长的地质过程中，不仅岩石圈地幔和下地壳属于粘性，上地壳也有可能处于粘性流动状态；在延续数十年的情况下，上地壳以及岩石圈地幔都可能呈弹性状态；延续时间介乎二者，通常上地壳为弹性，下地壳和岩石圈地幔为粘性或滞弹粘性。此外，还结合变形属性的判别，就岩石圈地幔的流动和板内的驱动力远程传递等问题进行了讨论。

高温高压岩石力学──历史、现状、展望

高温高压岩石力学是岩石力学的分支学科，它以固体地球介质（材料）的变形行为和机制为研究对象，与一般变形固体力学相比较，具有高温、高压、强约束、宽时域、大变形、以及固－液相互作用、物理效应－化学效应并存等特点。高温高压岩石力学是在经典连续介质力学的基础上，针对自身的特殊性，运用破裂学、摩擦学和流变学的研究成果，经过相当长时期的酝酿和积累，大致于本世纪七十年代建立并逐步发展起来的。它在岩石破裂、摩擦、流变、失稳、以及脆性－延性转变等方面的研究成果，为地球动力学、构造物理学和地质力学等学科提供了实验和理论基础。可以预期，在本世纪九十年代以及二十一世纪初期，高温高压岩石力学将在研究的深度和广度上得到显著的发展，着重表现在对于地球内部过程特殊性的认识深化、地球介质力学行为研究与物理机制研究的进一步结合、以及实验研究、野外探测与理论分析的结合，并且，将在掌握岩石脆性－延性转变规律和＂破裂－摩擦－流变＂综合研究等方面取得新的进展，从而为进一步揭示地球内部的结构特征和运动规律提供依据。

中国东南地区塑性流动波与地震迁移(Ⅰ)

根据岩石圈塑性流动网络与塑性流动波 (网络波 )的观点 ,在采用和改进以往对于亚洲中东部其它地区网络波研究方法的基础上 ,通过地震活动沿塑性流动网带的迁移、速度场及边界起波期等研究 ,绘制了中国东南地区网络波走时等值线图和波峰带分布图 ,初步展示了网络波控制下的地震能量背景 ,为进一步的研究及该地区地震能量背景的物理预测提供了依据。

亚洲中东部岩石圈下层网络状塑性流动与应变场

在板块边缘驱动力的挤压作用下,岩石圈下层(合下地壳和岩石圈地幔)塑性流动网络的共轭角随着变形的增大而由初始的直角变为钝角。因此,可根据其轭角的增量推测应变的大小,并给出该层的应变场。亚洲中东部所含3个塑性流动网络系统的研究表明,岩石圈下层的应变场控制或影响着上部地壳的构造变形和地形起伏,表现为应变“凸峰”与地形凸峰之间的相互对应以及“稳定”块体的低应变效应和应变的波动传播。网络共轭角推测应变的方法为认识板内应变场和构造变形提供了新的途径。

亚洲中东部地幔涡旋对流与“涡旋/网络”大陆动力学模型

根据地震的涡旋状分布图象和大型盆地的分布特征，指出中东亚地区存在着巨型的涡旋构造。该涡旋构造由主环（直径约２０００ｋｍ）及内、外分支构成，主环和内环绕四川盆地逆时针旋转，外分支环绕塔里木等大型盆地顺时针旋转。根据层析成像资料推测，上述涡旋构造是上升型地幔涡旋对岩石圈板块底界驱动作用的结果。综合地幔涡旋和岩石圈下层塑性流动网络的见解，提出了“涡旋／网络”大陆动力学模型。该模型认为来自地幔涡旋的板块底界驱动力和由岩石圈塑性流动网络传递的板块边缘驱动力，作为两种基本的驱动力源，控制着中东亚大陆的构造变形及地震活动。

浅源强震的判据和发震概率

根据确定潜在震源区的多判据原理,强震的发生不仅要满足准静态强度条件,而且必须具备突发释放足够能量的条件,而所有这些条件可以通过突发应力降判据、总能量判据和强度判据加以表达。本文建立了它们相应的概率表达式和估计发震总概率的方法,并针对我国28例地震进行了验算。

青藏高原岩石圈多层构造应力场

青藏高原构造应力场可按岩石圈下层、多震层和浅层地壳区分为三层。除了震源机制解方法和井孔原地测量方法可分别用于推测多震层和浅层的应力状况外 ,还可根据下层塑性流动网络 ,采用平分网络共轭角的方法估计下层的应力方向。对比岩石圈下层与上层 (多震层 )的构造应力场 ,其结果表明 :由于板块边缘驱动力主要通过下层的网络状流动实现其远程传递 ,故在总体作用趋势上 ,上层的应力方向受控于下层 ;又由于高原靠近喜马拉雅驱动边界 ,部分驱动力直接沿上层传递 ,致使局部地区上。

青藏高原中部地区潜在震源发震概率的构造物理方法研究

针对青藏高原中部东经88～96°、北纬30～36°地区,采用确定论与概率论相结合的构造物理方法,根据该地区的构造特征、地层结构、地热环境和驱动背景,计算了各潜在震源区的震源参数和发震概率,对比分析了1988年11月5日沱沱河沿以西7级地震前、后发震概率的变化,并就该地区地震危险性趋势进行了讨论。考虑到两次强震之间较小地震所消耗的能量,文中还提出了“有效孕震时间”的概念,给出了推算方法。

青藏高原地震断裂共轭角分布特征及其大陆动力学意义

青藏高原走滑型地震断裂共轭角的分布范围约为 5 0°～ 110°,总的趋势是随着与喜马拉雅驱动边界距离的增大而减小 ,并具有波状起伏的特征 ,反映多震层内应变随距离的变化。该层共轭角的波状起伏与岩石圈下层的应变起伏相互对应 ,前者滞后于后者 ,表明上层共轭角的变化主要受控于下层应变的波动传播。