長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及動(dòng)力學(xué)環(huán)境分析

曹海波，范桃園

(1.國(guó)土資源部新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

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長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及動(dòng)力學(xué)環(huán)境分析

曹海波1,2，范桃園1,2

(1.國(guó)土資源部新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

綜合已有的研究成果，根據(jù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶活動(dòng)構(gòu)造塊體和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的分布特征進(jìn)行了構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)，總體上劃分為華北應(yīng)力分區(qū)、華南應(yīng)力分區(qū)以及青藏高原應(yīng)力分區(qū)，其中華南應(yīng)力分區(qū)是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的主體應(yīng)力分區(qū)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的活動(dòng)斷裂及構(gòu)造塊體劃分建立了有限元網(wǎng)格模型，利用二維有限元對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬，并分析了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。研究表明，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)受印度板塊、太平洋板塊和菲律賓板塊聯(lián)合作用控制，印度板塊與歐亞板塊的碰撞作用決定了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶總體構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主要趨勢(shì)，局部區(qū)域受到周邊構(gòu)造環(huán)境的影響；東南部處于菲律賓板塊向歐亞板塊俯沖所誘發(fā)的拉張環(huán)境，表現(xiàn)為沖繩海槽，西南部受印度板塊北移所誘發(fā)的緬甸板塊的剪切拉張作用，表現(xiàn)為實(shí)皆斷裂及其西側(cè)的緬甸中央盆地；青藏高原東緣物質(zhì)橫向擠出過(guò)程中受到太平洋板塊和菲律賓板塊的聯(lián)合俯沖作用，對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶地應(yīng)力場(chǎng)的分布特征產(chǎn)生重要影響。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶；構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)；動(dòng)力學(xué)環(huán)境；應(yīng)力分區(qū)；有限元模擬

0 引言

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶覆蓋云南、貴州、四川、湖南、湖北、重慶、安徽、江西、浙江、江蘇、上海等11個(gè)省(直轄市)，面積約205×104km2，人口和生產(chǎn)總值均超過(guò)全國(guó)的40%。活動(dòng)地塊和斷裂是其主要組成單元，涉及華南、華北、川滇及巴顏喀拉地塊。受印度板塊與歐亞板塊碰撞和菲律賓板塊與太平洋板塊聯(lián)合俯沖作用的影響，其內(nèi)部活動(dòng)構(gòu)造和斷裂發(fā)育，地應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜多樣。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶應(yīng)力場(chǎng)受到印度板塊、菲律賓板塊和太平洋板塊的板塊構(gòu)造環(huán)境以及區(qū)域內(nèi)部活動(dòng)構(gòu)造單元與斷裂帶分布的共同影響，對(duì)該區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)的綜合分析有助于進(jìn)一步了解認(rèn)識(shí)活動(dòng)構(gòu)造環(huán)境的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

許多學(xué)者從實(shí)測(cè)地應(yīng)力、震源機(jī)制解、GPS測(cè)量和數(shù)值模擬等方面對(duì)中國(guó)大陸構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分布特征及其動(dòng)力學(xué)環(huán)境進(jìn)行了分析。然而，缺乏專門針對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的應(yīng)力場(chǎng)分布特征、應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)邊界的厘定及動(dòng)力學(xué)環(huán)境的深入分析。本文將詳細(xì)分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶所涵蓋區(qū)域的地應(yīng)力場(chǎng)分布特征、地應(yīng)力場(chǎng)的分區(qū)邊界，并利用數(shù)值模擬方法進(jìn)一步分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。

1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

中國(guó)大陸位于歐亞板塊東部，受到太平洋板塊南西西向、菲律賓海板塊北西西向和印度洋板塊北東東向的聯(lián)合擠壓作用，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征非常復(fù)雜[1～3]，整體表現(xiàn)為以喜馬拉雅弧頂為起點(diǎn)呈扇形放射狀[4～8]。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶橫跨中國(guó)大陸東西兩部，主要由華南地塊、華北地塊、川滇地塊以及羌塘地塊東部的巴顏喀拉塊體組成，大致可以以南北地震帶南段為界分為東西兩部分。東部地區(qū)主壓應(yīng)力方向以東西向?yàn)橹?，西部地區(qū)則以南北向?yàn)橹鱗9～11]。東部地區(qū)的華南應(yīng)力區(qū)主壓應(yīng)力方向以北西西向?yàn)橹?，華北應(yīng)力區(qū)主壓應(yīng)力方向以北東東向?yàn)橹鱗11]；西部地區(qū)的川滇應(yīng)力區(qū)主壓應(yīng)力軸方向繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，主壓應(yīng)力方向由北東向轉(zhuǎn)為東西向，再轉(zhuǎn)為北西向；四川北部的巴顏喀拉應(yīng)力區(qū)主壓應(yīng)力軸呈北西向[10～12]。

根據(jù)對(duì)中國(guó)大陸各個(gè)地塊的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶涉及華北應(yīng)力區(qū)、華南應(yīng)力區(qū)、青藏高原應(yīng)力區(qū)及中國(guó)西部應(yīng)力區(qū)。華南、華北應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)大體沿秦嶺—大別造山帶為界，向東延伸至安徽省境內(nèi)以北緯31°附近為界，在東部沿海地區(qū)自大別以東偏離了蘇魯構(gòu)造帶，到北緯30°后向東南方向偏轉(zhuǎn)，最終沿杭州、寧波、溫州等地直到大約北緯27°附近。其中華北應(yīng)力場(chǎng)主壓應(yīng)力軸優(yōu)勢(shì)方位為北東東及近東西向，華南應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方位為南東東向。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東西部分界線為南北地震帶南段，大體沿紅河斷裂帶、小江斷裂帶、安寧河斷裂帶、則木河斷裂帶及龍門山斷裂帶為分界帶。東部的華南應(yīng)力區(qū)主壓應(yīng)力場(chǎng)比較穩(wěn)定，主壓應(yīng)力軸優(yōu)勢(shì)方位為南南東—南東向。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部主體位于青藏高原東南緣，主要由川滇菱形塊體和滇西南塊體組成。川滇菱形塊體和滇西南塊體應(yīng)力分區(qū)以金沙江斷裂帶、紅河斷裂帶西南段為界，川滇菱形塊體的主壓應(yīng)力軸自北向南表現(xiàn)為由北東—北東東轉(zhuǎn)為東西向、再到北西西向的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)特征。滇西南應(yīng)力區(qū)以怒江—瀾滄江為界，以東地區(qū)的印支地塊主壓應(yīng)力軸為北北西向，以西的騰沖寶山地塊為北北東向。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西北緣屬巴顏喀拉塊體，位于龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶以北地區(qū)，有兩組優(yōu)勢(shì)主壓應(yīng)力軸方位，一組為北西西，另一組為北東東。

1.1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)

1.1.1 華北—華南應(yīng)力區(qū)

華北—華南構(gòu)造應(yīng)力特征整體上較為一致，內(nèi)部活動(dòng)構(gòu)造不太發(fā)育，眾多學(xué)者按照不同資料來(lái)源進(jìn)行的應(yīng)力場(chǎng)邊界劃分基本一致。根據(jù)震源機(jī)制解、地應(yīng)力實(shí)測(cè)資料，秦嶺、大別山一帶可作為中國(guó)東部華南、華北兩個(gè)應(yīng)力區(qū)的西段分界線[11,13～14]。長(zhǎng)江中下游一帶南北兩側(cè)應(yīng)力場(chǎng)差異特征明顯。根據(jù)震源機(jī)制解和地震波反演方法求解的安徽境內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)分布特征，郯廬斷裂帶安徽段受華北和華南應(yīng)力場(chǎng)的共同作用，安徽北部地區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)同整個(gè)華北塊體的應(yīng)力場(chǎng)方向一致，而安徽中南部地區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)方向與華南塊體應(yīng)力場(chǎng)一致。北緯32°以北的郯廬斷裂帶安徽段北亞段表現(xiàn)為主壓應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)，而北緯32°以南的南亞段表現(xiàn)為主張應(yīng)力場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)。據(jù)此認(rèn)為北緯31°附近區(qū)域?qū)儆诎不漳稀⒈辈繕?gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分界過(guò)渡帶[15]。南黃海及其鄰區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與華北地區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)基本一致，浙閩沿海和東海陸架區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)同華南地區(qū)相同。由于受到從貝加爾湖起、經(jīng)華北地區(qū)直到琉球海溝的統(tǒng)一北北西向引張應(yīng)力場(chǎng)影響，華北應(yīng)力場(chǎng)控制區(qū)域超出了華北地塊的范圍。華北應(yīng)力場(chǎng)在東南沿海地區(qū)向南一直延伸到溧陽(yáng)、南京、杭州、溫州等地，直至魚(yú)山—久米斷裂帶。因此，華南、華北應(yīng)力場(chǎng)分界線西段與秦嶺帶走向大致相符，而東段在大別及其以東地區(qū)，該分界線偏離了蘇魯構(gòu)造帶，到北緯30°后向東南偏轉(zhuǎn)，在沿海的溫州附近大約到北緯27°左右轉(zhuǎn)平，最終穿過(guò)東海海域直至琉球海溝。

1.1.2 青藏高原應(yīng)力區(qū)

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征較為復(fù)雜，具體的分區(qū)方案仍有爭(zhēng)議。李玶等[16]根據(jù)主應(yīng)力軸分布方向?qū)⒃?紅河)斷裂、小江斷裂、安寧河斷裂帶、龍門山斷裂帶作為華南應(yīng)力區(qū)與青藏高原應(yīng)力區(qū)的分界帶，基本上與南北地震帶中南段重合。闞榮舉等[17]根據(jù)P波初動(dòng)解所反映的主壓應(yīng)力軸分布方向，將長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部分為4個(gè)應(yīng)力區(qū)：A區(qū)為龍門山斷裂帶以北、鮮水河斷裂帶以東地區(qū)的巴顏喀拉塊體；B區(qū)為鮮水河斷裂、安寧河斷裂、則木河斷裂及小江斷裂以西，紅河斷裂東北部、金沙江斷裂以東所圍限的菱形塊體區(qū)；C區(qū)為紅河斷裂帶西南，騰沖—龍陵—瀾滄地震帶以東地區(qū)；D區(qū)為紅河斷裂帶北段以西及騰沖—龍陵—瀾滄地震帶以西。然而，謝富仁等[18]和崔效鋒等[19]認(rèn)為應(yīng)將滇西南地區(qū)劃為一個(gè)應(yīng)力區(qū)，并將金沙江斷裂帶、紅河斷裂帶西側(cè)的營(yíng)盤山斷裂帶作為川滇菱形塊體與滇西南塊體的應(yīng)力區(qū)邊界。

1.2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)特征

1.2.1 華南—華北應(yīng)力場(chǎng)特征

通過(guò)地應(yīng)力實(shí)測(cè)資料和震源機(jī)制解，華北地區(qū)主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|東—東西向，華南地區(qū)主壓應(yīng)力方向?yàn)楸蔽鳌蔽魑飨騕11,13～14]。華北東南部主壓應(yīng)力軸方向由北東東向逐漸轉(zhuǎn)為近東西向[20]。由于貝加爾湖—華北地區(qū)—琉球海溝之間存在統(tǒng)一的北北西向引張應(yīng)力場(chǎng)，在引張應(yīng)力場(chǎng)控制下蘇魯—大別山區(qū)域主壓應(yīng)力軸方位為北東東—南西西向，主張應(yīng)力方向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|向[21]。在湖北、安徽、江西、江蘇區(qū)域內(nèi)主壓應(yīng)力軸方位變化較大，從北東東向至南東東向分布[22]。在安徽境內(nèi)，以北緯31°附近作為區(qū)域內(nèi)華南、華北應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)界線，北部的應(yīng)力場(chǎng)主壓應(yīng)力軸呈北東向，南部主壓應(yīng)力軸表現(xiàn)為南東東向[15]。江蘇地區(qū)的應(yīng)力環(huán)境受到華北地臺(tái)、揚(yáng)子地臺(tái)、華南褶皺系3個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元的共同約束[23]。由于快剪切波的優(yōu)勢(shì)方向總是與區(qū)域主壓應(yīng)力場(chǎng)方向一致，江蘇南部至長(zhǎng)江以北的北西向快剪切波反映了主壓應(yīng)力場(chǎng)方向?yàn)楸蔽飨?，長(zhǎng)江以南的近東西向快剪切波反映了主壓應(yīng)力場(chǎng)方向近東西向，這與根據(jù)震源機(jī)制解及井壁優(yōu)勢(shì)崩落方向統(tǒng)計(jì)出的主壓應(yīng)力方向結(jié)果一致。在上海及浙江境內(nèi)的南京—杭州灣以北區(qū)域，主壓應(yīng)力軸方位為北東—北東東向，趨近于東西向，仰角近水平，以南區(qū)域的應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方位為南東東—南東向，仰角亦近于水平，南北兩部分構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方位差異明顯，可看作是華南和華北構(gòu)造應(yīng)力區(qū)的分界線[24]。

1.2.2 青藏高原現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

川滇地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)以水平作用為主，最大主應(yīng)力軸方位由北向南呈規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。川滇菱形地塊應(yīng)力場(chǎng)非常復(fù)雜，塊體以理塘為界，北部主壓應(yīng)力軸方位自北向南由北東轉(zhuǎn)為近東西再轉(zhuǎn)為北西向；南部主壓應(yīng)力軸優(yōu)勢(shì)方向?yàn)槟夏蠔|向[17,25 ]。金沙江斷裂和元江斷裂以西的滇西南應(yīng)力區(qū)的優(yōu)勢(shì)方向從北部的北東逐漸轉(zhuǎn)為北北東到北北西[16]。紅河斷裂帶西南，騰沖—龍陵地震帶和耿馬—瀾滄地震帶以東地區(qū)，即滇西南塊斷帶，主壓應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方位為南南東—南東，以水平作用為主。包括騰沖—龍陵地震帶和耿馬—瀾滄地震帶及其以西地區(qū)，向西向南均為緬甸北部，向西直到緬甸板塊東界地區(qū)，主壓應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方位為北北東—北東，以水平作用為主[17，26]。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西北緣的巴顏喀拉應(yīng)力區(qū)主壓應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方位為北東—北東東，以水平作用為主[16，26]，在龍門山斷裂帶上主壓應(yīng)力軸方位則以北西西向占優(yōu)勢(shì)[25]?？赡艽嬖诒蔽魑骱捅睎|東兩組優(yōu)勢(shì)方位[27]。

2 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)力學(xué)環(huán)境分析

以南北地震帶為界的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東、西部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的顯著差異是由印度洋板塊、菲律賓海板塊以及太平洋板塊聯(lián)合作用的結(jié)果[3]。菲律賓海和太平洋板塊俯沖所形成的弧后盆地表現(xiàn)為拉張性質(zhì)[9]。北西西向擠壓的菲律賓海板塊主要控制長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東部的華南應(yīng)力場(chǎng)，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖擠壓和自貝加爾經(jīng)大華北直到琉球海溝的大范圍引張應(yīng)力場(chǎng)共同控制了華北應(yīng)力場(chǎng)。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東部地塊受到青藏高原物質(zhì)側(cè)向擠出作用[28]，并在西伯利亞地盾以及東部板塊的聯(lián)合作用下向南東東方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在太平洋和菲律賓海板塊向西北西或北西方向推擠作用下發(fā)生逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)[29]。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主要由印度洋板塊向歐亞板塊的強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力以及由青藏高原隆起產(chǎn)生的引張力控制。其中，川滇地區(qū)應(yīng)力場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以及表現(xiàn)出的張性環(huán)境的動(dòng)力來(lái)源于印度板塊向北運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)緬甸塊體產(chǎn)生的剪切拉伸作用[30]。此外，地殼或巖石圈的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、深部熱狀態(tài)和重力勢(shì)能、特殊的巖石層環(huán)境、主要活動(dòng)斷裂和次一級(jí)活動(dòng)斷裂的展布對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)也有一定影響[31～34]。

3 應(yīng)力場(chǎng)模擬與動(dòng)力學(xué)環(huán)境分析

3.1 有限元建模

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶主要涉及華南地塊、華北地塊、川滇地塊、巴顏喀拉塊體等[35～37]，塊體之間以活動(dòng)斷裂帶為分界。本文在此基礎(chǔ)上建立了二維靜態(tài)非結(jié)構(gòu)化有限元模型，以進(jìn)一步了解長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征和動(dòng)力學(xué)環(huán)境。在模擬過(guò)程中，根據(jù)區(qū)域板塊構(gòu)造環(huán)境設(shè)定邊界條件和載荷，模型北邊界AB段施加南北向約束，同時(shí)對(duì)B點(diǎn)在x、y方向固定；邊界載荷結(jié)合區(qū)域板塊構(gòu)造環(huán)境采用漸變的方式施加載荷，斷裂發(fā)育帶稀疏區(qū)域用弱化帶代替，對(duì)于活動(dòng)斷裂密集區(qū)，采用等效巖石物質(zhì)參數(shù)代替活動(dòng)斷裂所在區(qū)域。具體的巖石物性參數(shù)、邊界條件及施加載荷見(jiàn)表1—表3及圖1、圖2。

表1 邊界條件

表2 邊界施加載荷

表3 模型巖石物性參數(shù)

圖1 巖石物性分布圖Fig.1 Distribution of physical property of rocks

圖2 有限元網(wǎng)格Fig.2 Finite element mesh

3.2 模擬結(jié)果分析

根據(jù)模擬結(jié)果(見(jiàn)圖3)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)總體上呈東西向，在華南地區(qū)主壓應(yīng)力軸呈南東東至南東向，華北地區(qū)呈北東東向；長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。模擬結(jié)果與上文論述應(yīng)力場(chǎng)特征基本一致。

Ⅰ—華北應(yīng)力區(qū)；Ⅱ—華南應(yīng)力區(qū)；Ⅲ—長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部應(yīng)力區(qū)圖3 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最大主壓應(yīng)力模擬結(jié)果Fig.3 Simulated result of maximum principal stress in Yangtze River Economic Belt

根據(jù)施加邊界載荷，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)力學(xué)環(huán)境特征表現(xiàn)為印度板塊北向擠壓，太平洋板塊向歐亞大陸俯沖過(guò)程中的南東東向擠壓，菲律賓海板塊東西向擠壓。緬甸—巽他板塊受到印度板塊北向擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的拉張作用，表現(xiàn)為實(shí)皆斷裂及其西側(cè)的緬甸中央盆地，菲律賓海板塊對(duì)巽他板塊西向擠壓的共同作用對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)生北西向的擠壓。青藏高原東緣物質(zhì)橫向擠出，同時(shí)在青藏高原北向擠壓作用下，對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)生北東向擠壓作用。菲律賓海板塊與太平洋板塊聯(lián)合作用產(chǎn)生的沖繩海槽對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)生南東向拉張作用。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)特征可能是因?yàn)橛《劝鍓K向歐亞板塊俯沖，青藏高原物質(zhì)在羌塘地塊阻擋下發(fā)生造成橫向擠出，東側(cè)受到華南塊體的阻擋并受到華南板塊的阻擋向南流動(dòng)，同時(shí)，在緬甸—巽他板塊的北西向拉展作用下發(fā)生進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。根據(jù)模擬應(yīng)力場(chǎng)分布特征，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是由印度板塊、太平洋板塊和菲律賓板塊聯(lián)合作用控制，印度板塊與歐亞板塊的碰撞作用決定了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的總體構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主要趨勢(shì)，局部區(qū)域受到周邊構(gòu)造環(huán)境的影響。此外，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)的活動(dòng)斷裂分布特征對(duì)該區(qū)域內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)特征亦產(chǎn)生重要影響。

4 結(jié)論

整體上，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東部的華南、華北地塊主壓應(yīng)力方向呈東西向，其中華北應(yīng)力場(chǎng)主壓應(yīng)力軸的優(yōu)勢(shì)方位為北東東向及近東西向，華南應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方位為南東東向；西部的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分布特征較復(fù)雜，自巴顏喀拉地塊到川滇地塊主壓應(yīng)力場(chǎng)方向由北北東旋轉(zhuǎn)為北東、東西向，再旋轉(zhuǎn)為北北西向。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶東西部應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)以南北地震帶南段為界，大體沿紅河斷裂帶、小江斷裂帶、安寧河斷裂帶、則木河斷裂帶及龍門山斷裂帶為分界帶。位于東部應(yīng)力場(chǎng)的華南、華北應(yīng)力場(chǎng)以沿秦嶺—大別一帶為應(yīng)力場(chǎng)西段分區(qū)邊界，在安徽省境內(nèi)大體以北緯31°附近為界。自大別以東華北應(yīng)力場(chǎng)偏離了蘇魯構(gòu)造帶，到北緯30°后向東南方向偏轉(zhuǎn)，最終沿杭州、寧波、溫州等地直到大約北緯27°附近。

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶西部應(yīng)力場(chǎng)主要由川滇菱形應(yīng)力區(qū)、滇西南應(yīng)力區(qū)及巴顏喀拉應(yīng)力區(qū)組成。金沙江斷裂帶，紅河斷裂帶西南段可看作滇西南與川滇菱形應(yīng)力區(qū)邊界。同時(shí)，滇西南應(yīng)力區(qū)又可以以紅河斷裂帶西南，騰沖—龍陵—瀾滄地震帶為界分為印支地塊應(yīng)力區(qū)和騰沖寶山地塊應(yīng)力區(qū)。巴顏喀拉應(yīng)力區(qū)與華南應(yīng)力區(qū)及川滇菱形應(yīng)力區(qū)的分區(qū)邊界為龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶，該區(qū)域內(nèi)存在兩組優(yōu)勢(shì)主壓應(yīng)力軸的方位,一組為北西西，另一組為北東東。

基于對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)模擬分析，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是由印度板塊、太平洋板塊和菲律賓板塊聯(lián)合作用形成的。實(shí)皆斷裂及其西側(cè)的緬甸中央盆地受印度板塊北向擠壓過(guò)程中產(chǎn)生剪切拉張作用，巽他板塊受到菲律賓海板塊西向擠壓作用產(chǎn)生的北向擠壓，以及沖繩海槽的拉張作用亦產(chǎn)生重要影響。

致謝 感謝吳中海研究員提供的建議與意見(jiàn)，感謝Feap提供有限元模擬軟件。

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ANALYSIS ON CHARACTERISTICS OF TECTONIC STRESS FIELD AND THE GEODYNAMIC ENVIRONMENT IN THE YANGTZE RIVER ECONOMIC BELT

Cao Hai-bo1，2， Fan Tao-yuan1，2

(1.Key Laboratory of Geotectonic Movement & Geohazard, Institute of Geomechanics，Beijing 100081, China;2.ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China)

According to existing research results, the tectonic stress field in the Yangtze River Economic Belt is divided into different zones based on active blocks and characteristic of tectonic stress field, respectively as the North China stress zone, the Southern China stress zone and the Qinghai-Tibet plateau stress zone. The South China stress zone is the major part of the Yangtze River economic belt. Based on that, we established a two-dimensional finite element model according to the active faults and tectonic blocks in the Yangtze River Economic Belt to simulate the tectonic stress and to analyze the geodynamic environment of the Yangtze River Economic Belt. The result shows that the tectonic stress field of the Yangtze River Economic Belt is combined controlled by the India plate, Pacific plate and Philippines sea plate. Collision between India plate and the Eurasian plate determines the overall trend of the stress field, and local areas also are affected by the surrounding tectonic environment. Southeast China is effected by the stretching environment of Okinawa Trough produced by Philippines plate subducting to Eurasian plate, Southwest China is effected by the northward moving of the India plate inducing shear and tension of Burma plate and resulting of Sagaing fault and western of Burma central basin, material of eastern Qinghai-Tibet Plateau in the transverse extrusion process is controlled by the joint subduction of the Pacific plate and Philippines plate, and has important influence for the distribution characteristics of the crustal stress field in the Yangtze River Economic Belt.

the Yangtze River Economic Belt; tectonic stress field; geodynamic environment; stress division; FE modeling

1006-6616(2016)03-0610-10

2016-04-15

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶活動(dòng)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查”(DD20120268)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41574090)

曹海波(1989-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榈厍騽?dòng)力學(xué)方向研究。E-mail：Tsohaibo@163.com

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