板塊構造與驅動力研究全球板塊構造學說的問世是地球物理學在20世紀發展中的重要事件,地球物理學為該學說的建立提供了強有力的多元的定量或半定量科學支撐。板塊構造理論是地球物理學進程中最為重要的科學成就之一,並被譽為「科學革命」來表徵巖石圈板塊大地構造的作用和意義。1967年世界六大板塊的劃分建立了板塊構造的基本框架。空間大地測量技術精確測定到全球各板塊的現今運動速率,古地磁的極移軌跡可以詳細地再造板塊運動軌跡與演變歷史,地震層析圖像顯示了驅動板塊運動的地幔對流和地幔熱柱及其在深部物質與能量交換和耦合過程中的動力效應。
中國地球物理學家致力於板內與板緣板塊運動的驅動機制、西太平洋俯衝帶和板內俯衝與塊體邊界場效應的地球物理研究。近半個世紀以來,我國通過重力、地磁、大地電磁、人工源地震、天然地震等綜合研究進行了多方面探索,發現了陸陸碰撞擠壓過渡帶。把青藏高原劃分為7個地體、即柴達木地體、崑崙地體、可可西裡—巴顏喀拉地體、羌塘地體、拉薩—岡底斯地體、喜馬拉雅地體和恆河平原塊體。在板內構造與深部物質運移方面,中國地球物理學家做出了重要貢獻。
圖1 全球四大板內地震分布區
全世界板內地震主要發生在大陸碰撞造山構造系,即大陸構造系。這個構造系主要分布在北半球25oN一55oN,是一個寬度達2000一3000km的環帶。馬宗晉等(2010)根據全球地震分布的格局、活動及其與地殼構造的關係等,將北半球大陸地震環帶分成中國一蒙古地震構造區(簡稱中蒙地震構造區)、伊朗一阿富汗一巴基斯坦地震構造區(簡稱伊阿巴地震構造區)、東地中海地震構造區和北美地震構造區四個地震構造區。四個地震構造區的東、西半區呈現反對稱的地震活動,即西半區都是多震的,而且主要的地震構造方向都是北西向的,而東半區都是少震區,地震構造方向都是北東向的。圖1中列出了北半球中緯度25oN一55oN帶內四個彼此近於相似的高、中原構造地震密集區。
中國地球物理學家特別研究了板內地震和板內活動塊體的關係,提出了中國大陸及其鄰區的活動地塊可作兩級劃分I級為活動地塊區( active tectonic-blockregion)(簡稱地塊區),II級為活動地塊(active tectonic-block)(簡稱地塊)。中國大陸及鄰區可以劃分出6個I級活動地塊區,它們是:青藏、西域、南華、滇緬、華北和東北亞。還可以進一步劃分出拉薩、羌塘、巴顏喀拉、柴達木、祁連、川滇、滇西、滇南、塔裡木、天山、準噶爾、薩彥、阿爾泰、阿拉善、興安一東蒙、東北、鄂爾多斯、燕山、華北平原、魯東一黃海、華南、南海等活動地塊。由於構造變形和強震主要發生在活動地塊區和地塊。這是中國地球物理學家對於全球板內地震和板內塊體活動重大貢獻(圖2)。
圖2 中國板內塊體的分布