采用地震目錄構建南美消減帶的三維形態

摘 要：利用ISC（International Seismological Centre）編輯的地震目錄，對南美消減帶形態進行研究，給出了俯沖帶的三維形態。通過觀察我們發現大量地震發生在消減帶的附近，我們假定俯沖帶為一個曲面，而震源沿著曲面分布，借此我們可以反演俯沖帶的幾何形態。首先我們處理了ISC地震目錄里面的數據，再通過擬合處理過的地震數據，而得出的三維形態。

關鍵詞：俯沖帶；俯沖板塊形態；三維形態

1 概述

消減帶即是俯沖帶，是板塊與板塊匯聚所產生的，表現出一側板塊下插在另一個板塊之下的重要特征，下伏板塊往往下切至上下地幔過渡帶[1]。消減帶即是俯沖帶的板塊交界部分，是板塊消融的地方。南美俯沖帶是全球最典型的俯沖帶之一，屬于洋-陸俯沖，也就是說洋殼板塊下插的到陸殼板塊之下。南美俯沖帶伴隨著貝尼奧夫帶[2，3]，俯沖帶為地震多發地帶，且發育出了有很深的海溝。

因為板塊的相互匯聚，大量地震發生在俯沖帶附近.所以我們可以用地震震源位置的空間分布較精確地勾畫出俯沖帶的幾何形態和位置[2，4]。假設把俯沖帶模擬成一個平面且大多數地震發生在此附近，則可以通過地震震源位置參數求解俯沖帶的走向、傾角及位置[5]。

文章采用ISC編輯的近30年的南美地震目錄，擬合出南美俯沖帶的三維形態。

2 南美俯沖帶特征

南美俯沖帶最大特征就是因板塊作用而引起的地震多發性。其海溝相對與其他俯沖帶的海溝來講要淺一些，這是因為納茲卡板塊屬于年輕的洋殼板塊[1]。納茲卡板塊與南美洲板塊耦合得非常緊密，且俯沖帶的傾角較小，所以兩板塊的接觸面積大，多數處于擠壓應力狀態。出現大7.6級的逆斷層型地震，且多集中在深度15-85km。南美俯沖帶的形成，與南美洲板塊向西漂移有關[5]。

南美俯沖板塊形態特征是，納茲卡板塊在秘魯以大約17°角俯沖至深度在75km左右的淺部巖石圈，之后在上地幔軟流圈中近水平俯沖長幾百公里，最后以大傾角向下插入。地震震源研究結果表明，當板塊繼續向深處俯沖時，就以中等傾角一直達到670km上下地幔過渡帶。至今我們不知道南美俯沖帶是否插入帶比670km更深的地方[6]。南美俯沖帶有其獨特的地方，表現為在250～500km深處無地震發生，我們稱之為震源間斷層[1]。其形成的原因可能是由于俯沖帶內部的各個地方的應力狀態不同和周邊的變的物理環境和化學成分變化，造成其俯沖速度不同，從而形成不同的俯沖帶[7]。

3 南美俯沖帶三維形態

南美俯沖帶形態在全球是獨具特色的，這主要是由于300-500km的深度范圍內完全不存在震源，而在600公里的深度上又出現震源，以及典型的洋-陸俯沖所決定的[6]。我們對南美地震目錄，初步選取小于200公里的地震最小震級限定為3.0級。借此降低非俯沖帶引起的地震帶來的影響。

為了進一步了解南美板塊的三維形態，我們從緯度0°到45°（南）每2度擬合一次，擬合數據為在該緯度附近2°內的地震，之后再對數據進行擬合，得到俯沖板塊的三維形態（圖1）。

4 結論與討論

文章給出了南美俯沖帶的基本形態，通過研究主要有以下幾點認識：

（1）由地震震源構造出的俯沖板塊形態表明，南美俯沖板塊深度達到670km地幔過渡帶。

（2）從地震震源分布可知，南美俯沖帶的形態，與其他的俯沖帶有一個明顯不同的地方，一般俯沖帶都是連續俯沖到達600km的地幔過渡帶，而南美消減帶是在250～500km處，地震完全缺失[8]，在500km深度之下，地震又重新出現。

（3）俯沖帶的不同位置，俯沖帶的海溝的斷層角度不一致，并且有的存在俯沖在深度70km長度達到幾百公里的接近水平的斷層，而緯度為20°（南）附近的俯沖帶無水平斷層的存在。但是在25°（南）附近的俯沖帶接近的水平的斷層又一次出現，而超過30°（南）的南美俯沖帶再次出現水平斷層的痕跡，但是很短且不水平。

（4）雖然三維形態基本能反映出俯沖帶的形態，但是對俯沖帶的厚度不能很好的做出解釋。

參考文獻

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