西北太平洋俯沖帶構(gòu)造特征及其對弧前大地震成因的影響.pdf

1、俯沖帶在板塊構(gòu)造中具有十分重要的地位，詳細(xì)研究俯沖帶的構(gòu)造特征及其演化過程對于深入理解俯沖板塊的幾何形態(tài)、物理性質(zhì)、島弧巖漿作用、弧后擴(kuò)張作用以及俯沖帶大地震的觸發(fā)機(jī)制有著重要意義。西北太平洋俯沖帶具有典型的“溝－?。琛斌w系，并伴生有強(qiáng)烈的構(gòu)造、巖漿活動以及區(qū)域變質(zhì)作用，是太平洋板塊、歐亞板塊、菲律賓海板塊以及鄂霍次克板塊（北美板塊）彼此之間相互俯沖碰撞的產(chǎn)物。近二十年多來，基于地震層析成像方法，已對西北太平洋俯沖帶進(jìn)行了大量研究，所

2、得結(jié)果為識別俯沖板塊形態(tài)、探討地幔楔的物理化學(xué)性質(zhì)、理解島弧火山的起源以及相關(guān)的地球動力學(xué)過程提供了極好的約束。
　　盡管如此，限于地震和地震臺站分布的不均勻性，特別是海中地震臺站的缺乏，使得研究區(qū)海域下的精細(xì)構(gòu)造特征沒有得到很好的約束，從而限制了人們對弧前大地震的觸發(fā)機(jī)制以及俯沖帶動力學(xué)過程的深入理解。
　　針對這一重大科學(xué)問題，本文應(yīng)用趙大鵬教授所提出的臺網(wǎng)外層析成像法（Zhao et al.,1992,2007），基于

3、建立在日本列島陸地上的高密度及高精度的Kiban地震臺網(wǎng)所記錄到的地震波形數(shù)據(jù)以及日本氣象廳所公布的大量高精度地震波到時數(shù)據(jù)，針對西北太平洋俯沖帶（包括北琉球俯沖帶、南千島俯沖帶以及日本俯沖帶）的弧前及弧后海域之下的精細(xì)三維構(gòu)造特征展開了深入詳細(xì)的研究，并首次獲得了以下重要研究成果：
　　1)獲得了西北太平洋俯沖帶海域之下的高分辨率三維構(gòu)造特征：包括整個北琉球俯沖帶的三維地震波速度結(jié)構(gòu)、整個南千島俯沖帶的三維地震波速度結(jié)構(gòu)及 P波

4、各向異性特征、從日本海溝到日本海沿岸的日本俯沖帶三維地震波衰減結(jié)構(gòu)。
　　2)獲得了2011年東北日本大地震（Mw9.0）震源區(qū)及其鄰區(qū)的679個地震（Mw2.3-5.9）的震源物理參數(shù)特征，包括拐角頻率、地震矩、震源尺度以及靜應(yīng)力降。
　　本文的研究成果對于深入理解西北太平洋俯沖帶弧前大地震的觸發(fā)機(jī)制以及俯沖帶動力學(xué)過程具有重要意義。通過與前人的研究成果相對比，本文發(fā)現(xiàn)，俯沖帶板間大地震（M≥6.0）一般發(fā)生在高波速、低衰

5、減異常體內(nèi)或者其周緣地區(qū)，并往往毗鄰于顯著的低波速、高衰減異常體。俯沖帶弧前巨大逆沖斷層帶內(nèi)的高波速、低衰減異常體代表了俯沖大洋板塊與上覆大陸板塊之間的強(qiáng)耦合部位，而低波速、高衰減異常體則代表了板塊之間的弱耦合部位。俯沖帶板間大地震（M≥7.5）的同震滑移不一定局限在震源所處的高波速、低衰減異常體內(nèi)（強(qiáng)耦合部位），它可以在相鄰的低波速、高衰減異常體中（弱耦合部位）繼續(xù)擴(kuò)張，從而引發(fā)巨大地震。俯沖帶弧前巨大逆沖斷層帶內(nèi)的高波速、低衰減異常