新马德里地震带的岩石圈强度与板内形变

摘要

提出一个简单的假说来解释为什么在相对稳定的板块内部地区会存在高地震活动区与高构造形变区．首先，对于大多数板内地区而言，特别是大陆地盾地区与老的海洋盆地，下地壳与上地幔的温度相当低，那里的岩石相对坚硬在这些地区不可能发生明显的岩石圈变形，因为岩石图累积强度大大超过板块驱动力．相反，如果下地壳与上地幔温度相对较高，板块驱动力则主要由上地壳承受，因为下地壳与上地幔相对软弱在这种地区，由于岩石圈累积强度与板块驱动力大小相当，构造形变相对较快．本文将这种假说应用在位于美国中部的新马德里地震带与周围地区．地震带内部热流密度值约为60mw／m2，略高于本区背景热流密度值45mW／m2．计算得到的地温梯度与实验室结果所揭示的延性流动定律表明，在地震带内下地壳与上地幔相当软弱，板内应力主要由上地壳传递．那里的形变速率相对较高．与此相反，在周围地区热流值相对较低，岩石四累积强度大大超过板块驱动力，构造应力由地壳与上地幔共同承受热流值的大小和下地壳上地幔的受力状态是决定地震活动性在地震带内与周围地区强烈对比的主要因素．