第6章板块构造学说与活动地块说(2)-2014

《地壳形变》主页第6章板块构造学说与活动地块学说

(2)武汉大学许才军§6.1板块构造学说概述§6.2板块构造的基本单元§6.3板块构造运动§6.4板块运动的驱动力§6.5活动地块学说§6.6活动地块的大地测量划分方法§6.4板块运动的驱动力

有关板块驱动机制讨论有三个观测上和理论上的问题

：1)这一机制是否可以提供板块运动的机械能的消耗，如地震释放的能量，地幔粘滞耗散的能量等?2)是否可以解释板块内部和边界上的应力分布?3)是否可以提供一个运动的模式，而这一模式将由海底扩张来验证?

关于板块运动驱动力的研究集中在两个方面：1)板块构造本身和热对流的研究，即板块主动驱动其自身运动论2)地幔对流驱动运动论1.12.

2

软流圈中的对流和流动可能驱动岩石圈板块运动的三种机制

软流圈内的对流

全地幔对流

产生于核—幔边界的热柱及其在地表引起的热点

地幔热对流

§6.5活动地块学说1、断块、构造块体、活动地块的概念2、活动地块学说与断块、板块学说的区别3、活动地块、构造块体的相对运动分析断块及断块学说断块学说由我国地质学家张文佑先生提出，他在1984年出版了“断块构造导论”（北京：石油工业出版社，1984.）

断块观点认为：变形一般从褶皱到断裂，一旦产生断裂，便对以后的变形起决定性的控制作用。断裂形成常由剪切始而由拉张发展完成。因受力方式、边界条件等的不同，断裂常构成不同型式的组合，称之断裂体系。有三种最基本的断裂体系（X型、Y型和I型）五种断裂活动方式（纯挤压、纯拉张、纯剪切、剪切－挤压和剪切一拉张）按切割深度可分出四种断裂（岩石圈断裂、地壳断裂、基底断裂和盖层断层），此外还有不同深度上的层间滑动断裂。所谓断块，就是为不同深度的断裂所围限的块体。断块（ⅰ）纯挤压；（ⅱ）纯拉张；（ⅲ）纯剪切（分左旋、右旋两种）；（ⅳ）剪切—挤压；（ⅴ）剪切—拉张。断裂活动的五种方式断裂和断裂带分为2类：穿层断裂和断裂带；顺层滑动断裂和断裂带穿层断裂和断裂带（按其深度以及它们的地质和地球物理标志）可以划分为4种形式：岩石圈断裂（带）：切穿岩石圈到达软流圈的断裂称岩石圈断裂。地壳断裂（带）：切穿地壳达到莫霍面的断裂称地壳断裂。基底断裂（带）：切穿地壳上部花岗岩质层到达康氏界面的断裂称基底断裂。盖层断裂（带）：切穿沉积盖层达到变质基底顶面的断裂称盖层断裂。

断裂和断裂带的分类顺层滑动断裂和断裂带

根据地球物理学和地质学的研究，地球的岩石圈自表及里在垂直方向上可划为若干层：沉积盖层；变质结晶基底或花岗岩质层（上部地壳），以结晶基底顶面与沉积盖层分界；中部地壳层；玄武岩或辉长岩质层（下部地壳）；橄榄岩（或榴辉岩）质层，亦称地幔盖层，以莫霍面与玄武岩质层分界。在地球自转、地极移动以及日月吸引产生潮汐等因素的影响下，这些不同级别的层之间即可发生相对滑动而形成深浅不一、长短不一和断续延伸的顺层滑动断裂。层间滑动常沿各壳圈间的软弱夹层发生。

断块就是为断裂所围限的块体，直观地看，在中国大陆内，有菱形的塔里木盆地，矩形的鄂尔多斯黄土高原，斜方形的四川中生代红色盆地，三角形的松潘甘孜三迭纪地槽区，近于平行四边形的西藏高原等。所有这些单元都是被各种类型的断裂系统切割限定的深部断块的地表表现形式。

地球沿着垂向可分为若干壳层，各壳层间的滑动面称层间滑动断裂；这些壳层沿着横向又被不同深度的断裂所分割。这两种断裂的结合所厘定的地质构造单元，就是断块。断块与板块的关系，通俗地说，断块是大陆上的板块，板块是最大一级的断块即岩石圈断块，是被岩石圈断裂围限的、以相应深度的层间滑动断裂为底界的块体。断块按边界断裂的深度可分为四类：1）为岩石圈断裂所围限的块体称岩石圈断块2）为地壳断裂所围限的块体称地壳断块3）为基底断裂所围限的块体称基底断块4）为盖层断裂所围限的块体称盖层断块。断块分类断块的活动方式主要有拉张、挤压、断隆、断陷、抬斜和掀斜。

断块构造运动的驱动力源

断块学说认为决定地球构造运动的基本因素是恩格斯说的“吸引与排斥这一古老的两极对立”。地球内部物质在重力作用下发生收缩作用和重力分异作用是“吸引”，在热作用下发生体积膨胀和某种方式的热对流则是“排斥”，它们引起地球自转速度的变化和自转轴的摆动，并导致离心力、科里奥利力、极移应力等的产生，以及地球内部各圈层相对扁率的变化和滑动，于是有了岩石圈各断块间的相互错动。断块的活动方式断块学说与板块学说比较（1）

不同点断块学说板块学说块体边界四种深度不等的断裂和深度不同的层间滑动断裂大洋中脊、转换断层、深海沟、地缝合线块体形态大小不同、厚薄不一大小不一，厚度相同块体结构极不均一，岩石圈断块内部构造形变及地震等屡有发生板内结构均一，无形变发生块体分类按厚度（即按边界断裂深度为四类按地质性质分为三类（陆壳型、过渡壳型、洋壳型）————块体运动水平运动与垂直运动并重，两者为对立统一关系侧重水平运动，忽视垂直运动块体漂移可在不同深度的界面上发生在软流圈上进行块体拼合洋壳块体与陆壳块体拼合：仰冲与俯冲同时存在，仰冲是主要方面过渡壳块体与陆壳块体拼合：增殖陆壳块体与陆壳块体拼合：对冲、互冲只强调俯冲，忽视仰冲

————驱动力源地球转动引起的诸种因素在重力作用与热力作用的对立统一效应下而作水平运动和垂直运动只强调热力作用，忽视地球自转及重力作用断块学说与板块学说比较（2）活动亚板块与构造块体是在新构造时期至现今仍在活动着的构造单元，不单纯是由断裂围限的断块，也不单纯是小板块。亚板块一词，具有多重的含义：一方面它对其所处的板块来说是次一级的；另一方面还有近似的涵义，并非大板块的单纯划小，因为它未必具有大板块的那些属性和条件。亚板块的变形不仅限于边缘，其内部也经历构造过程，所以还可以进一步划分出构造块体或简称块体。具有构造活动统一性的构造实体。活动亚板块与构造块体划分亚板块的主要依据能够反映深部过程的活动构造带。断裂作用是大陆岩石圈变形的主要形式之一，特别是深断裂更具有重要的意义。裂陷盆地、特别是大陆裂谷是岩石圈变形和深部活动的敏感指示计，所以我国的亚板块之间往往是以深的活动断裂带及活动地堑系和裂谷系为边界的。地震活动带，特别是强震带是划分板块、亚板块和块体边界的主要依据之一。地球物理场的变异带，如地壳、岩石圈厚度的突变带、航磁异常带、重力梯度带等都反映沿此带有深部构造上的变异。亚板块内部构造活动的统一性。我国及邻区可划分为8个活动亚板块和它们各自内部的活动构造块体，共计17个（马杏垣，1990），它们是：Ⅰ.黑龙江亚块板

Ⅵ1

准噶尔块体

Ⅰ1

长白块体Ⅵ2

天山块体

Ⅰ2

松辽兴安块体Ⅵ3

塔里木块体Ⅱ.华北亚板块

Ⅵ4

阿拉善块体

Ⅱ1

胶东—苏北—南黄海块体Ⅵ5

费尔干纳块体

Ⅱ2

河淮块体Ⅶ.青—藏亚板块

Ⅱ3

鄂尔多斯块体Ⅶ1

甘—青块体Ⅲ.南华亚板块

Ⅶ2

西藏块体

Ⅲ1

华南—东海块体Ⅶ3

川—滇块体

Ⅲ2

台湾块体Ⅶ4

喜马拉雅块体Ⅳ.南海亚板块

Ⅶ5

帕米尔块体Ⅴ.蒙古亚板块

Ⅶ6

塔吉克块体Ⅵ.新疆亚板块

Ⅷ.东南亚亚板块活动亚板块与构造块体的划分中国及邻区活动板块、亚板块与块体划分图

和分别为平行于和垂直于断裂线的平均滑动速率矢量活断裂两盘的相对运动是在三维空间里进行的，为了直观地反映新构造期（尤其是近几万年来）块体水平相对运动状况，采用断裂两盘在水平面上相对运动的平均速率矢量即两盘相对滑动的平均速率矢量的水平投影值来表示。

和分别表示为时间里平行于和垂直于断层线的总错距，为时间两盘铅垂落差（即两盘差异性升降幅度），为断裂面倾角，为水平面内断裂两盘错动方向与断层线的夹角。亚板块构造块体相对运动的计算方法计算西部各亚板块与块体相对欧亚板块的运动矢量计算原则：各块体运动方向是根据各块体前缘新褶皱轴向和逆冲断裂走向来判定的，即块体运动总体方向与新褶皱轴或新逆冲断裂走向垂直。块体运动速率估算系数假定。①印度板块以平均每年50毫米的速率向北运动（Minster和Jordan，1978），推动我国西部各块体及褶皱带的变形和运动。②各块体和褶皱带均为弹塑性体，但各有不同的刚度，具有传递力和速率的性能，并按下图模型传递。

为第块体中部向前移动速率；为第块体横向缩短速率；和为第块体后缘和前缘的移动速率。缩短速率=垂直形变速率×块体横向宽度／块体垂直厚度（地壳）块体和褶皱带传递力和速率的模型图当第1块体为印度板块时，=50毫米／年。

中国活断层的滑动速率

中国西部块体和褶皱带形变和运动速率估计值中国及邻区活动板块、亚板块与块体的运动矢量从中国大陆地震的特点出发，马宗晋、张国民、张培震等（1999）在张文佑的断块构造（fault-block）理论和马杏垣、丁国瑜提出的活动亚板块、构造块体的基础上，提出了活动地块假说，用于描述中国大陆现今构造变形的特征和机制，探索大陆强震的发生机理和预测方法。活动地块是一种正在活动的岩石圈块体，它实际上是被大型晚新生代活动构造带所分割和围限、具有相对统一运动方式的地质单元。活动地块边界构造活动强烈，绝大多数强烈地震（7级以上）都发生在地块边界的活动构造带上。活动地块内部的变形有两种形式：一种是相对稳定，内部不发生大幅度构造变形；另一种是内部次级块体之间发生相对运动，具有一定的构造活动性，但不论是其活动强度还是频度都远小于边界活动构造带。活动地块学说（活动地块动力学学说）活动地块学说活动地块可以与地质历史上的块体相一致，也可以具有新生性，与老的块体边界不一致。活动地块具有分级性，一级活动地块内部可能存在次级地块。活动地块的运动不仅受到板块边界的驱动作用，还受到深部动力作用，地块的底边界受不同层次的拆离带或滑脱带所控制，因深部动力作用不同，所表现在浅表的脆性构造变形和强震活动也不同。

活动地块学说相对于断块构造、活动亚板块、构造块体有6个发展从时间尺度上是研究晚第四纪（10～12万年）以来的构造活动，着重强调与未来强震活动密切相关的现今时段从状态上是指现今仍在活动，并且与未来强震有关的块体运动及相关的构造变形更加强调大陆内部构造变形的复杂性，充分考虑到大陆地区在结构、介质、变形过程、动力学等方面的复杂性和差异性更加强调晚第四纪－现今时段的活动状态，并与未来强震的孕育发生密切相关更加强调不同活动块体在深部结构、介质性质和边界带，乃至边界带不同段落上的差异更加强调同一活动块体构造变形的统一性，以及不同活动块体之间或不同级别活动块体之间构造变形在更大区域框架下的协调性新生性：活动地块形成于晚新生代，是现今仍在活动的地

质单元，与断块、地槽、地台等古老地质单元有着本质的区别。层次性：活动地块具有不同的级别，大的活动地块可以由一些次级地块所组成，也可以没有次级地块。整体性：活动地块内部相对稳定，主要构造变形和强烈地震发生在活动地块边界，地块的运动具有较好的整体性。立体性：活动地块的运动和变形不仅受到板块边界的驱动作用，还受到来自大陆深部的动力作用，这是活动地块与板块构造的根本区别之一。中国大陆的活动地块主要特点大陆强震机理与预测(国家重点基础研究发展规划973项目首批项目（1998-2003)）“大陆强震机理与预测”研究的科学背景:我国是全球大陆地震最频繁、地震灾害最严重的国家

：在20世纪中,我国大陆地区在占全球陆地面积7%的国土上,发生了占全球35%的7级以上大陆地震。20世纪全球因地震死亡的总人数近120万人,我国大陆地区就有近60万,占一半左右。我国有53%的国土、近1/2城市、2/3百万人口以上城市位于七度以上的高烈度区,而美国七度以上高烈度区仅占其国土面积的12%。建国以来地震造成的直接死亡人数达28.5万,占同期所有自然灾害造成直接死亡人数的54%（1999年统计数据）。随着现代全球性经济快速发展、人口快速增长和人口向城市快速集中,地震灾害正以加速的趋势发展

。面对对地震减灾的强烈社会需求,地震预测作为地震减灾的一个核心科学问题更被国内外科学家所瞩目。地震预测是当今基础研究领域公认的国际性难题

。随着高新技术在地球科学中的应用,主要是空间对地观测技术和数字地震观测技术的发展,对现代地壳运动、地球内部结构、地震震源过程、地震前兆图像的观测,在分辨率、覆盖面、动态性这三个方面都有了飞跃式的发展。观测技术的进步给地震预测研究带来一次历史性的机遇。项目研究的总体科学思路、研究内容与科学目标总体科学思路:从中国大陆强震的特殊背景出发,以活动地块动力学为主线,以新一代的观测技术为依托,通过对最新构造变动和应变场演化的研究,划分出控制中国大陆强震的不同级别的活动地块;通过对现代地壳运动和变形的研究,确定活动块体的运动方式和速度;通过对活动地块运动与变形的数学、物理模拟研究,认识地块活动与强震孕育的关系;并通过流动地震试验场的检验,发展大陆强震理论,指导强震预测并应用于我国重要经济地理区的强震灾害评价。项目的总体目标:在5—10年内,发展以地点为目标的强震预测理论,并对以时间为目标的强震预测进行探索;在对以地点为目标的强震预测有所突破的基础上,对未来可能发生地震的地区加强观测和研究;再通过5—10年的努力争取在以时间为目标的强震预测理论方面取得明显的进展。项目研究的总体科学思路、研究内容与科学目标研究内容：1.中国大陆活动地块的最新构造变动与应变场演化过程研究以现代活动断裂观测技术和第四纪年代测试技术为依托,开展中国大陆岩石圈最新构造变动中的重大构造事件时间序列、古地震和强震复发规律的研究,揭示中国大陆非均匀构造应变场、地块运动、断裂活动与强震孕育的关系,认识大陆内部构造变形的方式、幅度、过程与机制,合理地划分出不同级别的活动地块,阐明活动地块运动状态影响地震发生格局的机理。

项目研究的总体科学思路、研究内容与科学目标研究内容：2.中国大陆强震孕育发生的深部构造环境研究以数字地震观测与分析技术为主,辅以其它深部地球物理和地球化学探测技术,开展地壳、上地幔三维速度结构地震波走时和波形成像研究以及对岩石圈开展宽频带地震台阵高分辨率地震成像研究,揭示中国大陆岩石圈结构与强震发生的关系;研究重要活动地块的深部结构和深浅构造耦合关系,深部热流体在地震孕育过程中的作用,了解大陆强震孕育发生的深部构造环境,从深部结构和孕震环境的角度理解地震发生的机制。项目研究的总体科学思路、研究内容与科学目标3.中国大陆现今地壳运动与活动地块及其边界运动学研究以“中国地壳运动观测网络”为主要技术手段,确定研究区域在不同层次、不同尺度上的运动学特征,建立中国大陆现今地壳运动的位移场、速度场;结合地质、地球物理等方法,揭示关键活动构造带和活动地块的运动方式、活动规律、幅度和边界条件,建立中国大陆活动地块及其周边地壳运动模型;进一步探索重要活动地块和关键动力边界运动的不一致性、非平稳性,以及区域差异运动的动力学机制。项目研究的总体科学思路、研究内容与科学目标4.大陆强震孕育发生的数学和物理模拟研究根据深部地球物理、大地测量和构造地质研究的资料,结合震源实体的介质和物理、化学环境研究,用物理模拟和数学模拟的方法重建导致大陆强震的构造物理过程;结合实际震例,研究不同类型孕震体的失稳条件、失稳机制、失稳标志和触发因素等;引入考虑地块活动与强震发生动态变化的数学模型,建立有别于板缘地震、符合中国大陆地震实际的地震孕育运动学和动力学模型。项目研究的总体科学思路、研究内容与科学目标5.流动地震实验场研究利用流动地震实验场,对地震危险区或余震区进行高密度、多分量、大动态、近震源的强化观测;开展强震预测新技术新方法的观测与实验,查明强震发生的主要控制因素和控制机理,为发展新的地震预测理论提供基础资料,并对强震预测进行检验。

6.重要经济地理区强震预测与灾害评价系统主要通过对中国关键活动构造带地质构造、地球物理和地球化学的综合研究,对我国位于高烈度区的重要经济地理区未来10年强震发生的可能性进行预测,对重点区域可能发生的强震所造成的损失进行预评价,建立强震预测与灾害评价系统。大陆强震机制与预测

一个总体科学思想:

大陆地壳活动地块动力学科学假说;二个关键点:

活动地块的科学内涵,活动地块的判别标志;三个科学难点:

活动地块划分,活动地块的运动状态,活动地块运动与强震的关系;四个重点科学问题:活动地块科学假说建立与完善,大陆强震机理,10年尺度的强震危险区预测,重要经济区减灾。大陆强震机制与预测

活动地块的划分

：查明主要活动断裂带的分布与活动习性；识别出控制着现代强震发生的不同级别的活动地块；研究活动地块的层次结构和深部动力背景。

活动地块运动方式的确定：获取活动地块运动的平均幅度；获取活动地块运动速度场及应力应变场的高分辨率图像；利用我国几十年积累的连续观测资料，研究地球物理和地球化学异常所反映的活动地块运动状态。活动地块运动与强震发生的关系

：利用多种手段的动态观测资料认识边界断裂与地块活动规律；以活动地块运动为主线，通过物理模拟实验研究活动地块运动与地震发生的关系；建立适合中国大陆强震孕育和发生的计算机模拟系统。

科学难点问题：四个地域是指四个主要研究基地：1）川滇2）华北3）青藏东北缘4）天山其中川滇地区和青藏东北缘地区是重中之重四个重点研究地域活动地块最新构造变动的研究；强震孕育深部构造环境的探测和研究；现今地壳运动的观测研究；强震孕育的数学物理模拟；建立流动地震实验场和强震预测研究。

五个研究支柱

活动地块的划分原则根据活动地块的定义和性质，将晚第四纪到现今的构造活动性作为活动地块的划分原则,具体有如下3条基本原则：边界带构造变形的活动性和局部化。活动块体的边界带一定具有强烈的构造活动性，应变也必然在活动块体的边界带上集中，形成变形和应变的局部化。地块之间和地块内部构造变形的协调性和整体化。活动块体以整体运动和变形为特征，即使内部具有一定的构造活动性，其运动和变形在整个大活动地块框架下也具有统一性和协调性。内部结构的完整性和分层化。同一活动块体一般具有相同的地壳结构特征，相同的壳/幔分界性质，不同的活动块体一般具有不同的地壳介质不均匀性尺度和壳内低速层（体）的分布。Why要将晚第四纪到现今的构造活动性作为活动地块的划分原则？第一，影响着中国大陆内部地貌格局和环境演变的构造运动起始于新生代晚期，而控制着强震发生的活动地块边界带从晚第四纪到现今强烈活动。第二，划分活动地块的目的是从块体相互作用和区域变形协调的角度研究成组强震的发生机理，只有晚第四纪到现今时段的构造活动性才与未来强震密切相关，那些构造活动性弱或不活动的地质构造与强震的发生没有直接关系。

地块底界的界定岩石圈板块通常以岩石固相线为底界。由于地块是在讨论强震孕育时提出的，我们主要关心生震层或多震层，这样可以将脆韧转换边界或脆性层的底界作为地壳块体的底界。这里有3个问题。地壳内可能具有三明治结构，有多个脆性层与韧性层的交替，这样是否说有多层地块？岩石的流变性质或脆韧转换边界是随时间变化的，这样地块的底界深度也随时间改变。强震应力积累实际上并不局限在脆性层，而是牵涉到下伏的往往厚度更大的韧性层。而且在韧性层的变形与应力迁移往往对强震孕育起更大的作用。活动地块的划分中国大陆及邻区的活动地块可以作两级划分：一级活动地块区（activetectonic-blockregion)（简称地块区）和二级活动地块（activetectonic-block)(简称地块）6个一级地块区是青藏、西域、南华(华南）、滇缅、华北和东北23个活动地块：天山、准噶尔、阿尔泰、萨彦、塔里木、祁连、柴达木、羌塘、拉萨、喜马拉雅、川滇、颠西、颠南、阿拉善、巴颜喀拉、鄂尔多斯、华北平原、燕山、中蒙（兴安-东蒙）、东北（中朝）、华南、鲁东-黄海（胶辽）、南海等活动块体。其中天山、祁连、川滇和华北活动地块地震活动性强，且人烟稠密、经济发达，地震造成的潜在破坏很大。中国活动构造基本特征6个一级断块区，2个板块边界构造带，29个断块SubareasofactivetectonicofChina.exe

活动地块运动方式的确定以“中国地壳运动观测网络”为主要技术手段，研究不同层次、不同尺度地质构造的运动学特征，分析中国大陆现今地壳运动的位移场、应变场；结合地质、地球物理等方法，了解关键活动构造带和活动地块运动方式、活动规律、幅度和边界条件，提出中国大陆活动地块及其周边地壳运动模型;进一步探索重要活动地块和关键动力边界运动的不一致性、非平稳性，以及区域差异运动的动力学机制。地块的活动状态地块的活动状态包括地块介质的活动状态与地块边界的活动状态。地块介质的活动状态：主要指地块内不同层位介质的热状态

、流变学状态及其应力状态，可以用能量级别，或者说地块介质能量积累、释放的快慢来衡量。地块边界的活动状态：地块边界的活动状态由于应力状态随时间变化而变更，显示了断裂由离散的断层段逐渐扩展、贯通而形成连续断层边界的过程。大致可分为：1）基本连续的断裂带（成熟的边界）；2）不连续的断裂带（发展中的边界）；3）隐伏断裂带。驱动脆性地块的运动有两种基本方式第一种是地块的边界断裂切割整个岩石圈，上部以脆性破裂为特征，下部以韧性剪切带为特征，绝大部分变形局限在边界断裂带上，地块的运动类似于海洋的刚性板块，应力通过块体之间的相互作用（挤压、拉张、剪切及其联合作用）而传递，边界力驱动着地块运动。第二种是地块边界断裂带只切割岩石圈的上部脆性层，消失于中下地壳的粘塑性层中，下地壳和上地幔的粘塑性流变驱动着上地壳脆性活动地块的相对运动。初步研究表明第二种基本方式可能更真实地反映了大陆构造变形的动力学机制。上部地壳以脆性变形为主，活动断裂将其切割成不同形状的地块，在下地壳和上地漫粘塑性流变的驱动下发生整体运动，形成今日以活动地块为单元的构造变形特征。活动地块变形机制中国大陆现今构造变形以活动地块的相对运动和相互作用为主要特征，为什么大陆变形以这种方式进行？是什么样的作用力驱动着这种变形？大陆岩石圈具有分层的力学性质，上地壳以脆性变形为主，下地壳以粘塑性流变为主，上地幔虽然强度很大，但变形仍以流变的方式进行，形成典型的“三明治”结构。上部地壳在漫长的地质演化历史中由于其物性、结构和力学性质的不断演变形成不同层次的活动地块，变形以脆性为主，向下这种脆性变形转换为塑性流变。我国大陆和边界地区的8级以上（含8级）巨大地震基本上都落在活动地块的活动边界上；7级以上大震的80%～90%发生在活动地块边界上；活动地块的级别越高，控制的强震规模越大。构造强震可以理解为岩石块体之间的突然错动。从断层观点来看，断层摩擦失稳后的突然错动而产生强震；从地块活动观点来看，强震是地块弹性能的快速释放：一方面需要积累足够的弹性应变能，同时具有突然快速释放的边界条件。地块边界的断层错动只不过是弹性能释放的场所。活动地块与强震关系为了从地块观点预测地震，需要了解板内地块之间和地块内部的应变能分配格局及其变化过程，具体有4个方面。板块边界应变能的传递，例如斜向碰撞边界的变形分配及其过程，俯冲板块边界耦合与解耦时期对板内作用的变换。板块内部介质、结构对应变能分配的影响，包括各种断层，界面，不同地质单元（不同岩性与流变性质），热结构，以及流体的影响。深部作用产生的应力分配，包括下伏地幔的拖曳力，地幔上升或下沉运动的垂直方向的力及热流，以及地质密度变化引起的重力均衡状态的变化等所造成的变化。板内应变能的再分配，主要是岩石介质屈服后蠕变流动所伴随的应力松弛、传递、积累过程，特别是伴随强震发生的断层解耦后韧性层流变所产生的应力迁移过程。地块活动与地震的关系地块与板块的异同我国大陆广大地区处于发散的板块边界附近，或者说板块内部构造活动相对强烈，为了更好地描述板内构造活动，广泛地采用“地块”的概念。由于岩石流变性质的非线性，地球表壳变形主要集中一些在狭长的带上，而这些活动带之间的广阔区域则只承担很小的变形。这些广阔区域就是块体，而狭长的活动带则是块体间的边界。从这个观点来看，地壳块体（地块）的概念是板块构造向板块内部的延伸。地块与板块都有相同的块一带结构，变形主要由带来完成，在这一方面板块与地块是相同的，差别的仅在水平尺度、深度层次以及变形量级上。地块与板块有本质的区别板块包括地壳与软流圈之上的岩石圈（岩石圈地幔），它们密度较低，通常能逃脱被消减的命运而在软流圈上移动，类似于在传送带上被携带的浮性块。地块是具有构造活动统一性的构造实体（马杏垣，1987），是在板块内部变形活动中相对一致的单元。板块运动的驱动力为俯冲板片的负浮力、中洋脊的推力，以及地幔底部拖曳力等，板内变形是板块相对运动的结果。地块的运动却是在应力迁移、集中和变形、屈服后的断层活动时才进行的，或者说地块运动是地块变形的产物。板块与地块的区别有待进一步深入研究的科学问题

1.活动地块边界带的动力作用、构造变形机理及其与强震关系

前期研究确立了活动地块科学假说并作了活动地块划分,揭示活动地块对强震的控制作用。强震大多数集中于活动地块边界带,因此活动地块边界带的运动性状和动力作用是导致强震孕育和发生的重要原因。然而由于前期研究的重点放在活动地块研究及其划分上,对活动地块边界带的研究还很不足。如:活动地块边界带复杂的几何结构和深浅部构造关系,活动地块边界带的活动习性和古地震活动规律,边界带断裂分段和现今变形分布及其与强震的关系等。为了深入理解大陆强震的机理,需要对构造和强震活动强烈的典型活动地块边界带进行深入的解剖和研究,探索活动地块边界构造变形与强震发生的内在机理。2.中国大陆地块运动与连续变形的动力学模式尚需完善本项目研究根据GPS等观测所给出的中国大陆现今地壳运动图像,通过中国大陆壳幔结构探测及深部岩石物性和力学属性等研究,提出了中国大陆地块运动和连续变形相结合的动力学模式。然而这方面的研究探索还是初步的,尚有一系列科学问题有待进一步深入研究。如：中国大陆活动地块具有的不同类型及其分类特性研究;活动地块的深浅部结构及其基本特性;活动地块的深部驱动机制;活动地块整体性的块体运动和块体内部连续变形的关系及其动力学机制。3.大陆强震孕育的深部环境,活动地块的深部结构及其深部动力作用本项研究通过对地壳上地幔综合地球物理勘测,对不同岩石物理性质的高温高压实验研究,以及对地震精确定位和震源深度的分析研究,给出了我国大陆强震孕育的深部环境条件。但尚需寻找对强震孕育深部环境认识的更多的科学证据,如:活动地块的深部结构及其深部动力作用,震源区介质物性、力学性质的确定,震源下方(下地壳和上地幔)介质的物性条件、力学性状等研究,地壳和上地幔不同深度的强度特性及其对强震孕育过程、孕育条件的影响作用研究等。

4.发展地震预测试验场地震活动具有复发期长,发震的不确定性等特性,需要选定重点,建设地震预测试验场。在试验场中将基础研究与预测实践结合;将地质学、地球物理学、大地测量学、地球化学、地震学等多学科的研究有机结合、融汇和交叉;将新观测技术的应用和重大科学问题的探索结合起来,以加速地震预测研究的推进。以我国地震预测研究成果为基础,吸收外国先进的科技成果推进地震预测试验场的建设并走向国际化,是地震预测的重要科学途径之一。活动地块边界带的动力过程与强震预测

973计划项目

（2005-2009）强震预测从经验性向物理性的过渡是国内外地震科学界的一个难题。前期研究揭示了强震主要发生在边界带上，但是，活动地块间差异运动所导致的应变是怎样在地块边界带分配、迁移和集中的？边界带结构、变形和动力的非均匀是如何控制着强震孕育和发生的？这两个问题涉及活动地块边界带强震孕育和发生的动力学过程，是当前大陆强震机理与预测研究所面临的根本性问题。活动地块边界带的动力过程与强震预测

973计划项目

（2005-2009）本项目以三大活动地块交界部位的川西地区为研究对象，以多学科观测和试验技术为手段，以建立川西地区强震孕育和发生的动力学模型为切入点，发展针对活动地块边界带的具有时间相关性的强震地点预测理论。通过对边界带三维几何结构与深浅部构造关系的探测断裂带流变结构和本构关系的确定变形分布与演化图像的分析断裂活动习性和古地震活动历史回溯现代地震活动观测和破裂动力学模拟建立强震孕育和发生的动力学模型研究活动地块边界带动力过程与强震发生的物理机制对川西地区的强震进行预测。主要研究内容

断裂系统的长期活动习性与强震复发行为三维地壳上地幔结构的高分辨率综合地球物理探测断裂带运动方式、应变分配和时空演化过程

断裂带物理特性与地震震源