菲律宾海俯冲带双地震带深部特征与动力学研究

As one of the significant internal characteristics and stress field models within some subduction zones, double seismic zones are the main information sources of seismogenic mechanisms in the subducting slabs. For the study of the stress state in the subducting plate, subduction dynamic process and seismogenic mechanisms of subduction zones, analysis of the formation about double seismic zones are of great significance in science and practice. This study focuses on the Philippine Sea Plate and adjacent regions, on the basis of ISC networks center and Ocean Hemisphere Project Data Management Center (OHPDMC). We have collected the arrival times of local earthquakes and teleseisms recorded by land stations and OBS,and will utilize the joint inversion to obtain high-resolution velocity structure. The distribution and the shape of the double seismic zones will be achieved through relocating the locations of the intermediate-deep earthquakes in the Izu-Bonin-Mariana area. Subduction characteristics, the anomalies caused by subducting slabs and the relationships between the anomalies and the double seismic zones would be interpretted according to the tomographic results. And then, we will summary the formation mechanisms on the double seismic zones. This study centres on a comparative analysis of the formation mechanisms between the Izu-Bonin deep and the Mariana intermediate double seismic zones, and analyzes the effects of different subduction angles and velocity in the Izu-Bonin-Mariana subduction zones on the intermediate and deep double seismic zones. By the above research, we will make and strengthen the understanding of the causing formation of the double seismic zones and the dynamic process of subduction zones.

双地震带作为部分俯冲板块内部重要特征及应力场模型之一，是俯冲带内地震发震机制的重要信息来源。分析双地震带的成因机制对研究俯冲板块内应力状态、认识板块俯冲动力学过程以及俯冲带发震机理等具有重要的理论意义与实际价值。本课题选取菲律宾海板块及邻区作为研究区，以ISC台网中心和海洋半球计划数据管理中心（OHPDMC）为数据平台。根据目前已收集到的海陆台网近远震到时资料，利用海陆台站、近震远震联合反演获得高分辨率速度结构，并对伊豆-小笠原-马里亚纳地区中-深源地震进行双差定位，得到双地震带空间分布及形态。分析板块俯冲特征及由板块俯冲引起的结构异常，揭示其与双地震带关系，总结双地震带成因机理。本研究重点对比伊豆-小笠原深源双地震带与马里亚纳中源双地震带的形成机理，探讨俯冲带不同俯冲角度与速度对形成中-深源双地震带的影响，进而加深双地震带成因机理和俯冲带动力学研究。

西太平洋地区分布有不同类型和成因的双地震带，作为部分俯冲板块内部重要特征及应力场模型之一，是俯冲带内地震发震机制的重要信息来源。. 研究中为了建立精细三维速度结构成像，收集了2608个地震台站记录到的8370个区域地震的P波初至到时223,360个，以及117个远震地震事件的P波初至到时9990个，地震资料十分丰富。在方法研究中，将双差定位与天然地震层析成像方法相结合，提高了地震定位精度和成像分辨率，为双地震带地震定位、分布特征及速度成像研究提供了重要的技术保证，最终获得了研究区高分辨率速度结构，以及日本西南、东北和伊豆小笠原北部清晰的双地震带分层结构形态。主要成果：（1）成像结果显示，古老的太平洋板块的厚度约为100km，明显高于年轻的菲律宾海板块的厚度（约30km），且太平洋板块俯冲的角度较陡；（2）在日本西南地区，以高速为主要特征的俯冲的菲律宾海板块在Abu火山下方表现为低速异常，认为在该处俯冲的菲律宾海板块可能存在撕裂现象；（3）对双地震带地震的重定位结果表明，较老的太平洋板块（约130Ma）俯冲形成的双地震带的层间距约为30km（日本东北及伊豆小笠原北部），而较年轻的菲律宾海板块俯冲形成的双地震带层间距为10-15km（日本西南），认为双地震带层间距随俯冲板块年龄的增加而增大；（4）抗弯作用引起的应力只能解释部分双地震带的成因，如日本西南地区；（5）随着双地震带深度的加深，抗弯作用引起的应力不足以产生活跃的下层地震带，而伊豆小笠原北部与日本东北地区所属的“一型”双地震带中深源的上、下层地震很可能分别与榴辉岩、蛇纹石脱水有关。. 俯冲板块内的应力状态随着区域变化存在明显的差异，即使在同一俯冲带不同深度的应力状态也不尽相同。本项目研究不仅有助于查明太平洋板块和菲律宾海板块俯冲特征，揭示俯冲带内中深源地震成因机制，加强理解板块俯冲过程中不同应力状态的动力学演化信息，更为深入研究西太平洋地区板块构造提供了重要的地震学约束。