system: [SYSTEM]

user: 3. 粤桂琼地区地震活动的背景构造环境 粤桂琼地区的现代地震活动，主要属于中强地震活动(图2)。由图1和图2可见，该地区距离周边高强度地震活动的地震柱构造较远，因而处于全球强震活动的背景状态。然而，由于周边较近的三个地震柱构造，即11号台湾及琉球地震柱、17号缅甸地震柱和22号马尼拉地震柱都具有很强的壳内强震与火山活动环境(表2)，必然或多或少地影响到本研究区的地震动态，故有必要对三个地震柱构造的活动状态做一个简要的描述。然后，根据李四光地质力学的构造带划分和全球强震活动的构造条件，给出研究区的大地构造环境。 3.1. 台湾及琉球地震柱构造简介 11号台湾及琉球地震柱构造，连接中国台北和日本琉球与九州，由多个地震子柱的单柱体复合而成，比较活跃的有九州地震子柱和台北地震子柱。琉球地震子柱构造相对较为弱势。所谓地震子柱构造，是能够独立控制自身影响区范围内的壳下地震、壳内强震和火山喷发相互关系的构造个体，是地震柱构造的最小构造单元，是研究壳下地震与壳内强震和火山喷发相互关系的独立平台。 台湾及琉球地震柱构造的初级模型与震源深度时序图见图3。由图3(a)可见，台湾及琉球地震柱构造呈壁状结构，M4.0+地震最大震源深度322 km，100 km深度以下的壳下地震呈直立状态。自1963年以来，该地震柱内共发生8次7级以上强震和多座活火山喷发。由图3(b)可见，壳下地震总体可分为3个地震密集群，壳内强震活动前，各密集群呈自下而上的活动趋势，但由于多个地震子柱的叠加，难以区分壳下地震与壳内强震的一一对应关系。 图2. 背景研究区的地震柱构造示意图(据ANSS地震目录，1963~2019.10，M4.0+) Table 2 Seismic sets of three related seismic cone tectonic activities (from ANSS seismic catalogue， 1963-2019.10， M4.0+ 地震源目录 震级下限 Mmin 震级上限 Mmax 频次 壳下地震 (h > 35 km) 最大震源深度 Hmax (km) 备注 11号台湾及琉球地震柱 4.0 7.63 8，446 3，656 322 多活火山 5.0 1，502 649 291 6.0 110 46 256 7.0 8 1 48 17号缅甸地震柱 4.0 7.9 8，853 2，247 184 腾冲火山1609 5.0 1，476 307 182 6.0 114 23 157 7.0 9 0 33 22号马尼拉地震柱 4.0 7.8 7，706 2，778 286 活火山 5.0 1，545 550 256 6.0 105 21 220 7.0 15 4 50 表2. 三个相关地震柱构造活动的地震集(据ANSS地震目录，1963~2019.10，M4.0+) 图3. 台湾及琉球地震柱构造的初级模型及震源深度时序图(据ANSS地震目录，1963~2019.10，M4.0+) 九州地震子柱控制九州地区的壳内强震与火山活动，2016年4月14日和4月16日，日本九州地区熊本相继发生2次7级以上地震后，阿苏火山和樱岛火山也接连喷发。研究表明，九州地震子柱构造的壳内强震与地表构造密切相关，而壳下地震活动则不受地表构造控制。熊本地震断层的规模不大，或许正是壳内强震连发、并且壳内强震与火山活动连发的真正原因。因为断层规模不大，一次强震，或者一次火山喷发，都不能彻底释放掉地震柱所累积的能量 [ 28 ]。因此，试图采用地表构造的观念来解释壳内强震和中深源地震活动的成因是不可取的。值得指出的是，该地震后2年内，在中国黄海、东海、山东、浙江、湖南等地多次发生3级以上地震，似乎不无关联。 台湾地区由两个地震子柱构造组成。台北地震子柱属于壁型构造，划归台湾及琉球地震柱，主要控制宜兰及以东海域的壳内强震，近代还有火山活动。台南地震子柱属于典型的树型构造，划归马尼拉地震柱，主要控制台中及台湾南部的壳内强震与火山活动。台湾地震活动可能对粤桂琼地区的中强地震活动构成较大影响，讨论中还将对这两个地震子柱构造进行详细分解。 值得注意的是，2016年熊本7.3级地震与火山活动，未能改变第3个密集群从2000年开始的壳下地震活动态势，说明该密集群并未因九州地震子柱的能量释放而结束，似乎壳内未来还会有更为强势的活动，因而应密切注意台北地震子柱未来的活动趋势。 3.2. 缅甸地震柱构造简介 17号缅甸地震柱介于东南亚和南亚之间(17˚~40˚N，85˚~105˚E)，柱体呈新月状直立，M4.0+地震最大震源深度184 km (图4)，包含9个7级以上强震。新月状的北翼弧状体指向中国的南北地震带，正是南北地震带异常活跃的原因(图2)。中国地球物理学会岩石圈结构及大陆动力学专业委员会有论文指出，“汶川地震的震中位于高泊松比区，下地壳的部分熔融可能与地震的发生有关”(中国地球物理学会会讯，2011年第1期，p. 23)，是一个很好的旁证。新月状的内弯向东一直影响到泰国地震，再往东至粤桂琼地区，其影响似乎就大大减弱了。但是，通海地震情形似乎例外，或许因为与粤桂琼地区同处在南岭构造带上(详后)。 缅甸地震柱是一个单柱体，因而壳下地震与壳内强震关系较为明确。由图4(b)可见，趋势性斜线①号和②号线发生过3次7.5级以上地震，包括2008年的汶川M8.0地震，③号线自2000年开始的壳下地震活动目前仍在强势发展。同样地，缅甸地震柱也有3个地震密集群，第3个密集群并未因汶川地震而减弱活动态势，因而仍需关注未来地震活动的趋势。 图4. 缅甸地震柱构造的初级模型及震源深度时序图(据ANSS地震目录，1963~2019.10，M4.0+) 缅甸地震柱的新月形弹弓，正好将它的全部作用辐射到中国境内，给川滇藏地区造成一个巨大的棋盘格式构造体系，尽管带来多起地震灾难，但也有可能对寻找稀有的地幔型矿床有益。从地震预测研究的角度上来说，不研究缅甸地震柱构造，对于我国西南地区的强震活动态势，将始终难得甚解。 3.3. 马尼拉地震柱构造简介 22号马尼拉地震柱构造位于南海东部(12˚~25˚N，107˚~126˚E)，衔接在11号台湾及琉球地震柱与12号菲律宾地震柱之间，以北纬19.5˚为界，可以划分为台南地震子柱构造和吕宋地震子柱构造。两个地震子柱构造完全直立，M4.0+地震最大震源深度286 km (图5)，1963年以来发生过15个7级以上地震和吕宋岛北部的火山群喷发。 图5. 马尼拉地震柱构造的初级模型及震源深度时序图(据ANSS地震目录，1963~2019.10，M4.0+) 由图5(b)可见，震源深度时序图上，1970年代中期以后表现出较为明显的规律性，100~200 km深度内如果有6级以上地震活动，地表立即会出现火山和/或壳内强震活动。对比前面2个地震柱，本地震柱构造因1970年代强震频发致使第①、②两个地震密集群介断不清，然而深部似有明显差异。2000年以来的第③个地震密集群的壳下地震活动目前仍在强势发展，值得关注。本构造因由两个地震子柱构造复合，难以区分壳下地震与壳内强震的一一对应关系。初步判断，台南地震子柱构造可能对粤桂琼地区中强地震活动构成重大影响，后面还将详细讨论。 3.4. 背景研究区的大地构造环境 作者根据李四光《北半球表面露出的主要构造带简化图》 [ 37 ]，加上上地幔的地震柱构造，编纂了《北半球表面露出的主要构造带及上地幔的地震柱构造简化图》 [ 36 ]，截取其中有关本文研究区的部分，如图6所示。研究发现，全球M7+地震多数受复杂的东西向构造带控制，多发生在扭动构造的部位。这里的扭动构造，主要涉及多字型构造带的新华夏系和山字型构造的前弧与翼部。典型的新华夏系构造，如太平洋西部的滨海地区，壳内强震与火山频发。阿富汗–伊朗山字型构造，其东翼及反射弧为兴都库什地震柱，西翼为地中海地震柱伊朗分支，都是强震频发之所。按照地震地热说的观点，即使东西向构造带和扭动构造带，在常规继承性运动条件下，只可能出现微震活动，没有地震柱构造的参与和控制，是不会发生壳内强震则的。因此，地震柱构造的活动与扭动构造带运动的结合，才是强震活动与火山喷发的充要条件，单单依靠大地构造活动是找不到地震成因的。 图6. 背景研究区的地表构造带与上地幔地震柱构造简化图 粤桂琼地区，已有李四光先生于1942年亲自命名的南岭东西向构造带、多字型构造的新华夏系和广西山字型构造体系 [ 38 ]。张文佑先生于1942年还亲自考察过广西山字型构造 [ 39 ]。不能不说，这些构造体系对于粤桂琼地区的地震活动研究都极为重要。该地区并不存在上地幔的地震柱构造，按理不应该存在强震的风险。但是，该地区曾有1605年7月13日午夜的琼山7.5级地震(拟似为8.0级)，还有1933年6月26日(±4天)的琼山火山喷发。壳内强震与火山喷发是地震柱构造释放能量的两种不同方式，是一对孪生兄弟。因此，本文做出两大设想：一是研究大环境内周边地震柱构造对本区地震活动的影响，二是探讨本区是否也存在地震柱构造。正文中先进行第一步设想，讨论中再进行第二步设想。第二步设想还将涉及到广西山字型构造的意义和本区壳下地震活动研究的问题。 构造上的南岭东西向构造带，位于桂北、湘南、赣南一线(李四光，1942)，而且随着构造运动不断向南推移，愈往南愈新(张文佑，1942)。因此，琼州海峡一带的东西向构造，或许正是桂南、粤南、琼北一带强震频发的基本舞台。 3.5. 背景研究区地震活动活动环境的总体特征 以上就粤桂琼地区所处的大区环境分析，要点如下： 3.5.1. 周边三个相关的地震柱构造，呈现一致性活动规律 由图4(a)、图5(a)可见，它们都呈直立的圆锥体，图3虽呈壁状，但也是由多个倒立的圆锥体复合而成。由图3(b)、图4(b)、图5(b)可见，壳内壳下地震活动皆呈20年左右的密集群，群末发生显著强震活动。这种现象，显然是由于地球自转角速度的脉动或者极移现象造成的，作者称之为地幔年代际振荡(Mantle Decadal Oscillation，简称MDO)，或许是地球表面所有年代际振荡现象之源，比如太平洋的水温年代际振荡，厄尔尼诺现象，等等 [ 16 ] [ 17 ]。地球极移章动的主周期为18.6年，与壳下地震活动的韵律基本吻合。地球自转角速度的脉动周期或长或短，情况复杂一些，需要专门研究。 3.5.2. 周边三个相关的地震柱构造的未来活动趋势 由图3(b)、图4(b)、图5(b)可见，从2000年开始，三个地震柱构造的壳内壳下地震活动的第3个密集群活动目前似乎皆已接近尾声。由此推断，未来1~3年内，它们或许相继进入壳内的强势活动，包括壳内强震或者火山喷发。 3.5.3. 粤桂琼地区的大地构造背景 粤桂琼地区存在强震与火山活动的大地构造背景，但暂未发现上地幔地震柱构造背景。因此，该地区或者受周边三个地震柱构造活动的影响作响应性活动，或者因为本区存在潜在的地震柱构造而随之起舞。 参考文献 [ 1 ] - [ 36 ] 是有关地震地热说的主要文章，按照发表先后排序，以上关于地震地热说的所有新的概念，其中均可找到依据，但是因为过于繁复，未能一一备注，专此致歉。