1997年, 中国地震局系统的一批科学家(陈颙、邓起东、马瑾、张国民、张培震和吴建春等)在申请第一期国家重点基础研究发展计划(973)项目时, 系统地总结了中国历史地震、活动断裂、深部结构、地壳形变等多元信息, 发现中国大陆晚新生代— 现代构造变形以分块运动为主要特征, 有历史记载以来绝大多数7级以上强震都发生在这些地块的边界带上。于是, 提出了中国大陆强震的孕育发生受控于“ 活动地块” 的假说。这一科学假说认为, 活动地块是被形成于晚第四纪、现今仍强烈活动的构造带所分割和围限、具有相对统一运动方式的地质单元, 其内部相对稳定, 边界构造活动强烈, 绝大多数强震都发生在其边界的活动构造带上, 推测未来的大多数强震仍将可能发生在地块边界带上。从1998年提出大陆强震受控于活动地块的科学假说以来, 中国大陆及其周边总共发生了6次7级以上强震, 包括2008年汶川8.0级地震和2010年玉树7.0级地震, 都发生在活动地块的边界带上。至少到目前为止, 中国大陆强震受控于活动地块的假说还是经受住了检验, 中国地震局也已将活动地块的划分方案作为构造地质单元, 用于地震年度会商和日常的地震分析预报。

一个科学理论的形成不可能通过一两个项目一蹴而就, 而是需要持续不断地深入和完善, 特别是对于强震预测这类世界难题更是如此。国家科学技术部对中国科学家提出的这一假说给以了持续的支持, 2003年资助了第二期973项目, 对川西地区复杂的活动地块边界带开展了研究, 2008年汶川地震就发生在当时的研究区内。2017年, 国家重点研发计划项目再次支持后续研究, 以鄂尔多斯典型活动地块等为研究对象, 从地块运动和边界活动的角度深入解剖活动地块对边界强震的控制作用, 本专辑正是该项目执行过程中早期的阶段性成果。

作为一个正在形成和仍在检验的科学理论, 大陆强震受控于活动地块的假说还有很多不足和未知。例如, 活动地块运动和地块间相互作用的动力学过程是怎样的?活动地块的整体运动与边界分段活动的关系是什么?活动地块边界带的不均匀运动与强震孕育发生的关系是什么?如何综合预测活动地块边界带的未来强震?等等, 不一而足。这些问题不仅对于减轻地震灾害非常重要, 更涉及到地震科学基础理论的创新发展。作为大陆内部最典型的活动地块, 鄂尔多斯及其周缘是开展深入研究、力争取得突破的最佳对象。

郑文俊等的综述性文章回顾了活动地块假说近20年的发展历程, 认为该假说目前已建立并逐步完善了其理论框架, 奠定了中国活动构造与强震预测的理论基础。但就活动地块的概念和理论框架而言, 还存在诸多问题需要进一步去回答和解释。因此, 以边界带断裂活动性、现今变形状态、深浅构造耦合关系、强震孕育环境及震源物理模型为主要研究内容, 开展针对活动地块边界带的强震活动机理与预测的研究, 是完善活动地块理论的重要科学问题。

邵志刚等回顾了活动地块与现代地震活动的相关研究结果, 认为有必要结合中国大陆特有的岩石圈动力学环境, 在活动地块理论框架下系统地开展对大陆强震孕育发生物理机制的深入研究, 以此建立类似于美国加州地区与震源物理相关的各类基础模型, 为防震减灾提供科学适用的理论支撑。

郝明和王庆良回顾了用于监测中国大陆地壳运动的GNSS观测数据来源及处理方法, 提出了中国大陆GNSS运动速度场以稳定的华南地块为区域参考框架的优势, 介绍了3种划分活动地块的方法以及检验地块是否具有刚性运动的判别方法。结合GNSS速度场的最新研究成果, 阐述了具有刚性运动的华南、塔里木、鄂尔多斯、阿拉善和东北地块现今的运动特征, 以及青藏高原、天山和华北平原地块的非刚性变形。

袁道阳等在总结中国大陆7级以上地震迁移循环特征和机理的基础上, 重点对青藏地块区7级以上地震的时空迁移特征、机理及未来发展趋势进行了综合分析, 指出中国大陆区域性强震、大地震活动存在时间上的丛集性和空间上的分区、 分带性, 并在时、空上表现出迁移和循环的特征。在过去的100多年, 存在由西向东、由南向北迁移循环的4个大地震丛集区域, 每个区域的丛集时间约20年, 1个完整轮回约80年。

围绕着鄂尔多斯活动地块, 本专辑共收集了6篇论文。李长军等的《基于GPS观测的鄂尔多斯地块及其周缘现今的运动学特征》一文, 结合SKS等地球物理资料, 分析了鄂尔多斯地块及其周缘现今的壳幔运动学特征。陈健龙等在《利用Envisat ASAR数据探讨渭河盆地断层现今的滑动速率》一文中, 利用合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)对渭河盆地内断层现今的滑动速率进行了研究和分析。詹慧丽等的《基于地震活动特征的鄂尔多斯西缘现今构造变形模式的限定》, 采用双差定位法对1990— 2018年间发生在鄂尔多斯西缘的地震事件进行了精确定位, 并用CAP方法求解了54个震源机制解。唐清等的《利用高精度LiDAR数据开展断裂活动习性精细定量— — 以香山-天景山断裂景泰小红山段为例》, 利用激光雷达测量技术(LiDAR)确定了香山-天景山断裂带景泰小红山断裂的断错地貌和走滑位移特征。王一舟等在《华山山前正断层的分段活动特征— — 来自河流地貌参数的约束》一文中, 提取了华山山前河流的高程剖面, 结合坡度-面积分析和积分法识别裂点, 并计算河流凹度和陡峭系数, 发现华山山前正断层中段的活动性强于西段和东段, 并导致山体快速抬升和山前地形的起伏显著增加。罗全星等的《阳高-天镇断裂晚第四纪活动特征及滑动速率》, 以晋冀蒙盆岭构造区内研究相对薄弱的阳高-天镇断裂为研究对象, 获得断裂晚更新世以来的滑动速率为0.12~0.20mm/a, 对应的拉张速率约占山西地堑系北部地壳伸展速率的10%。

另外的7篇论文研究了其它地区和断裂带。田晓峰等的《京津地区顺义— 塘沽高分辨地震折射剖面的走时成像结果及其揭示的上地壳断裂构造特征》, 运用正则化层析反演方法, 对穿越京津城市圈的高分辨折射地震剖面进行走时成像, 构建了控制京津城市群的上地壳精细速度结构模型。邵延秀等的《阿尔金断裂中段南月牙山古地震地表破裂带及其构造意义》, 报道了索尔库里盆地南约14km的古地震地表破裂带, 推测其最新一次事件发生的时间为全新世。张波等的《甘肃北山南缘俄博庙断裂的新活动特征及活动速率》, 对于重新认识北山地区的新构造活动以及青藏高原和阿拉善块体的相互作用等问题具有重要意义。李佳昱等在《青藏高原东北部龙首山晚新生代剥露历史:来自磷灰石(U-Th)/He的证据》中, 利用磷灰石(U-Th)/He方法, 证明了龙首山在约14Ma BP发生了强烈隆升或剥蚀, 导致上部岩石快速冷却。吴微微等的《2017年8月8日四川九寨沟M7.0地震及其余震序列的震源参数》, 利用四川数字波形资料及中国地震台网中心的震相数据, 研究了该地震的破裂机制和可能的发震构造。梁明剑等在《鲜水河断裂带雅拉河段晚第四纪活动性》中, 证明了雅拉河断层为全新世活动断层, 与色拉哈断层、折多塘断层一样具有孕育和发生强震、大地震的构造能力, 同样参与鲜水河断裂带的应变分配。李玉江等的《川滇地区主要断裂带上的库仑应力变化及其对地震危险性的指示》, 综合地震空区、地震活动性参数及应力场变化结果, 指出安宁河断裂带、小江断裂带北段、鲜水河断裂带南段、龙门山断裂带南段和川滇藏交界区未来的强震危险性值得密切关注。

本专辑的论文均依据丰富的第一手资料, 或对大区域构造变形进行分析, 或对某活动断裂开展详细研究, 无论对充实和发展活动地块理论还是对认识断裂活动习性都具有重要意义, 同时也反映了项目实施阶段所取得的进展和初步成果。这些初步成果一方面展示了项目开展的实际工作和取得创新的良好前景, 另一方面也间接地指出了项目下一阶段的努力方向:加强地块边界带深部结构和运动学方面的研究、加强边界带断裂古地震活动的研究、加强不同学科资料的综合集成等, 从地块的整体运动和变形的角度去理解边界带的强震活动, 深化对活动地块理论的认识。