第2期 邵同宾等:俯冲带地震诱发机制:研究进展综述 活动断层 指示晚第四纪 增生楔 以来地壳内部 反复发生浅源 地震的位置 上覆板块 详细地调查活 动断层的运动 规律以了解地 稳定 stable or velocity strengthening 震历史的信 条件稳定 conditionally stable 息,包括其震 不稳定或速度弱化 级的大小、地 unstable or velocity we 震间歇的长短 以及最后一次 图7俯冲板块边界上摩擦性质的概念模型(据 Dixon and moore,2007修改) 地震事件的时 Fig. 7 A conceptual model for frictional properties along the subduction plate boundar 间,对于浅源 Modified after Dixon and Moore, 2007 板内地震的长 期预报极为重 ( Hasegawa,2011)。在凸起模型中,智利型俯冲带断要( Hasegawa,201l; Yeats,2012)。尽管我们能够通 层面上的所有凸起都具有相当大的强度;相比之下,过对活动断层的研究了解到大地震发生的地点,但 马里亚纳型俯冲带断层面是没有凸起的,因此前者很难理解为什么地震会发生在远离板块边界处、应 常发生大地震(图6a),而后者没有大地震发生(图变速率相对低的内陆位置。 Kenner and se (2000)提出的模型虽然能够解释这一问题,但尚不 2.1.2俯冲带浅源板内地震 能解释较长时期内板内地震的周期性。Iio(2004) 板块构造理论能够较为合理地解释板间地震,的概念模型弥补了 Kenner and segall(2000模型的 然而,板内地震的成因仍没有得到很好地理解。两不足,并提出板间地震断层的摩擦系数要远远小于 个相邻板块在俯冲带汇聚,构造应力在上覆大陆板板内地震断层的摩擦系数,这是因为板间地震断层 块内部累积,导致板内形变。一般来说挤压造成地的耦合深度要大于浅源板内孕震带所在的上地壳的 壳缩短,进一步调整板块的汇聚。发生在上覆板块厚度。GFS数据的分析显示在上覆板块内部存在具 地壳内部的浅源地震往往正是这种持续挤压的结果有地壳缩短和应变集中的带状区域,沿着其中的活 ( Hasegawa,2011)。震源机制数据表明,这些浅源板动断层已经发生了许多大的浅源地震( Miura et al. 内地震的发震断裂属于逆冲或走滑性质的,压缩轴2004; Sagiya et al.,2000。地震层析成像研究揭示 或最大挤压应力σ1的方向基本与板块的汇聚方向在这些高应变速率带正下方的地壳至上地幔顶部存 致。通常来说,板间地震与整个地壳以及上地幔在显著的低速异常( Nakajima et al.,2001; Nakajima 的刚性层有关,而浅源板内地震则局限于上地壳之 and hasegawa,2007),可能是下插俯冲板块释放的 中(lio,2004),常出现在上覆板块1~3km和10~水流体引起的。水流体能够弱化地壳和上地幔岩石 20km深度的孕震带内( Hasegawa,2011)。尽管浅(邵同宾等,2013),进一步导致变形的局部化 源板内地震的重现期要比板间逆冲地震的长得多( Nakajima and Hasegawa,2007; Hasegawa et al (Iio,2004),但由于它们震源浅烈度大,靠近人类2005),从而诱发较大的浅源板内地震。可以这么 居住区而对人类生命与财产造成更为严重的威胁。说,从地幔楔排出的水流体的所到之处就是大的浅 处于孕震带深度上限以上的松散颗粒材料作无震的源地震发生的地方。 韧性流动(粒间滑移);在孕震带深度下限以下,由2.2中一深源地震 于温度达到300~450℃,长英质地壳岩石足以发生 自20世纪20年代发现和达清夫一贝尼奥夫带 韧性变形。因此,如板间地震一样,浅源板内地震发( Wadati- benioff zone)以来,中一深源地震的成因 生的下限深度也取决于所在区域的地热梯度。 一直是个令人困惑的科学问题,因为诱发浅源地震图 ７俯冲板块边界上摩擦性质的概念模型（据 ＤｉｘｏｎａｎｄＭｏｏｒｅ，２００７修改） Ｆｉｇ．７Ａｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｐｌａｔｅｂｏｕｎｄａｒｙ （ＭｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒＤｉｘｏｎａｎｄＭｏｏｒｅ，２００７） （Ｈａｓｅｇａｗａ，２０１１）。在凸起模型中，智利型俯冲带断 层面上的所有凸起都具有相当大的强度；相比之下， 马里亚纳型俯冲带断层面是没有凸起的，因此前者 常发生大地震（图 ６ａ），而后者没有大地震发生（图 ６ｂ）。 ２．１．２ 俯冲带浅源板内地震 板块构造理论能够较为合理地解释板间地震， 然而，板内地震的成因仍没有得到很好地理解。两 个相邻板块在俯冲带汇聚，构造应力在上覆大陆板 块内部累积，导致板内形变。一般来说挤压造成地 壳缩短，进一步调整板块的汇聚。发生在上覆板块 地壳内部的浅源地震往往正是这种持续挤压的结果 （Ｈａｓｅｇａｗａ，２０１１）。震源机制数据表明，这些浅源板 内地震的发震断裂属于逆冲或走滑性质的，压缩轴 或最大挤压应力 σ１的方向基本与板块的汇聚方向 一致。通常来说，板间地震与整个地壳以及上地幔 的刚性层有关，而浅源板内地震则局限于上地壳之 中（Ｉｉｏ，２００４），常出现在上覆板块 １～３ｋｍ和 １０～ ２０ｋｍ深度的孕震带内（Ｈａｓｅｇａｗａ，２０１１）。尽管浅 源板内地震的重现期要比板间逆冲地震的长得多 （Ｉｉｏ，２００４），但由于它们震源浅、烈度大，靠近人类 居住区而对人类生命与财产造成更为严重的威胁。 处于孕震带深度上限以上的松散颗粒材料作无震的 韧性流动（粒间滑移）；在孕震带深度下限以下，由 于温度达到 ３００～４５０℃，长英质地壳岩石足以发生 韧性变形。因此，如板间地震一样，浅源板内地震发 生的下限深度也取决于所在区域的地热梯度。 活动断层 指示晚第四纪 以来地壳内部 反复发生浅源 地震的位置， 详细地调查活 动断层的运动 规律以了解地 震 历 史 的 信 息，包括其震 级的大小、地 震间歇的长短 以及最后一次 地震事件的时 间，对于浅源 板内地震的长 期预报极为重 要（Ｈａｓｅｇａｗａ，２０１１；Ｙｅａｔｓ，２０１２）。尽管我们能够通 过对活动断层的研究了解到大地震发生的地点，但 很难理解为什么地震会发生在远离板块边界处、应 变 速 率 相 对 低 的 内 陆 位 置。ＫｅｎｎｅｒａｎｄＳｅｇａｌｌ （２０００）提出的模型虽然能够解释这一问题，但尚不 能解释较长时期内板内地震的周期性。Ｉｉｏ（２００４） 的概念模型弥补了 ＫｅｎｎｅｒａｎｄＳｅｇａｌｌ（２０００）模型的 不足，并提出板间地震断层的摩擦系数要远远小于 板内地震断层的摩擦系数，这是因为板间地震断层 的耦合深度要大于浅源板内孕震带所在的上地壳的 厚度。ＧＰＳ数据的分析显示在上覆板块内部存在具 有地壳缩短和应变集中的带状区域，沿着其中的活 动断层已经发生了许多大的浅源地震（Ｍｉｕｒａｅｔａｌ．， ２００４；Ｓａｇｉｙａｅｔａｌ．，２０００）。地震层析成像研究揭示 在这些高应变速率带正下方的地壳至上地幔顶部存 在显著的低速异常（Ｎａｋａｊｉｍａｅｔａｌ．，２００１；Ｎａｋａｊｉｍａ ａｎｄＨａｓｅｇａｗａ，２００７），可能是下插俯冲板块释放的 水流体引起的。水流体能够弱化地壳和上地幔岩石 （邵 同 宾 等，２０１３），进 一 步 导 致 变 形 的 局 部 化 （ＮａｋａｊｉｍａａｎｄＨａｓｅｇａｗａ，２００７；Ｈａｓｅｇａｗａｅｔａｌ．， ２００５），从而诱发较大的浅源板内地震。可以这么 说，从地幔楔排出的水流体的所到之处就是大的浅 源地震发生的地方。 ２．２ 中—深源地震 自 ２０世纪 ２０年代发现和达清夫—贝尼奥夫带 （Ｗａｄａｔｉ—Ｂｅｎｉｏｆｆｚｏｎｅ）以来，中—深源地震的成因 一直是个令人困惑的科学问题，因为诱发浅源地震 第 ２期 邵同宾等：俯冲带地震诱发机制：研究进展综述 ２５１