2017, Vol. 60
根据中国地震台网测定，北京时间2015年3月30日07时48分30.0秒，新不列颠科可波东南部海域发生MS7.4地震，震中位置为4.7°S，152.6°E，震源深度为30 km (图 1).此次地震之后又发生了一系列的地震，这些地震发生在澳大利亚板块向太平洋板块俯冲的边界上 (Bird, 2003).该地区地震活动十分频繁，自1900年至2010年，此处发生68次M>7.5级地震 (Benz et al., 2011).这些强烈的地震活动为研究该地区的地壳应力场提供了宝贵的数据资料.基于这些地震资料，Zoback (1992)通过研究该区震源机制，得出新不列颠西部的新几内亚地区压应力方向为近N-S向，而远离新不列颠的西北部应力方向为NNE-NE向.Heidbach等 (2010)根据全球应力观测数据同样证明新不列颠的西部区域 (位于150°E的西部) 压应力方向为NNE.虽然前人研究给出了该地区的大致应力方向，但由于当时数据限制，Zoback (1992)和Heidbach等 (2010)没有得到新不列颠及其邻区的详细应力场.
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图 1 新不列颠及附近区域构造图 NB，新不列颠；NI，新爱尔兰岛；SI，所罗门群岛；WMT，西美拉尼西亚海沟；NST，北所罗门海沟；SCT，圣克立托巴海沟；TT，特洛布里安海海槽；PT，帕克林顿海槽；MT，莫尔兹比海槽；FTB，叠瓦式逆冲带；RMF，朗姆-马克汉姆断层.板块边界据文献 (Holm and Richards, 2013; Wallace et al., 2004). Fig. 1 Map showing tectonics of New Britain and adjacent areas NB, New Britain; NI, New Ireland; SI, Solomon Islands; WMT, West Melanesian Trench; NST, North Solomon Trench; SCT, San Cristobal Trench; TT, Trobriand Trough; PT, Pocklington Trough; MT, Moresby Trough; FTB, Fold and Thrust Belt; RMF, Ramu-Markham Fault. Plate boundaries are modified from Holm and Richards (2013) and Wallace et al. (2004). |
探求地球构造应力场有多种方法，如根据震源机制解 (Gephart and Forsyth, 1984; Michael, 1987; Hardebeck and Michael, 2006; Wan et al., 2016)、P波极性资料 (许忠淮等, 1983; 万永革等, 2011)、断层滑动等资料求解应力场 (Angelier, 1979; Etchecopar et al., 1981; 许忠淮和戈澍谟, 1984; Michael, 1984; 万永革, 2015) 和深钻地应力的直接测量 (Zoback and Healy, 1992; Vernik and Zoback, 1992; Tsukahara et al., 1996; Reynolds et al., 2006; Wu et al., 2007) 等.然而地震震源机制是反映深部应力状态的主要参数，基于震源机制的地球深部应力场求解是地球内部动力研究的主要方法之一 (如Christova and Scholz, 2003; Christova, 2004, 2015; Wada et al., 2010; Meighan et al. 2013; 黄骥超等, 2016; Kumar et al., 2016).本文拟对前人应力场工作空区的新不列颠及其邻区进行详细的构造应力场反演.采用全球矩心矩张量目录给出的震源机制资料，对新不列颠地震震源及其邻区进行构造应力场反演，并对地球动力学特征进行分析，以期对新不列颠弧形俯冲带以及板块边界之间的块体相互作用有进一步的认识.
2 区域构造背景本文研究区域位于澳大利亚板块和太平洋板块的交界部位 (图 1).此处澳大利亚板块以105 mm·a-1的速率相对于太平洋板块向E-NE方向移动 (DeMets et al., 1994)，在新不列颠海沟，澳大利亚板块向新不列颠和新爱尔兰岛下俯冲至地幔500 km的深度 (Johnson and Molnar, 1972)，沿着所罗门群岛海沟，所罗门海块体以~95 mm·a-1的速率向NEE方向运动 (Benz et al., 2011).根据地质学、地震活动性和GPS观测，一些学者把该区域 (图 1) 由北向南分成北俾斯麦块体、南俾斯麦块体、所罗门海块体和伍德拉克盆地 (Johnson and Molnar, 1972; Krause, 1973; Curtis, 1973; Hamilton, 1979; Davies et al., 1984; Taylor et al., 1991; Bird, 2003; Tregoning et al., 1998).
对新不列颠及其周边区域进行大量的GPS观测 (Tregoning et al., 1998; Wallace et al., 2004)、震源机制解分布 (Johnson and Molnar, 1972; Curtis, 1973)、速度结构 (Abers and Roecker, 1991) 以及地震重定位 (Mori, 1989) 等研究，地球科学家对该区域的构造背景和地球动力学有了一定的认识，例如Johnson和Molnar (1972)运用震源机制探究此区域，得出新几内亚东北部的澳大利亚板块和太平洋板块交界以NNE-SSW方向相互汇聚.南俾斯麦块体北界是3°S附近的E-W走向的左旋走滑断层，南界为新不列颠海沟 (Johnson and Molnar, 1972).所罗门海块体分别以NNW、NE方向俯冲到南俾斯麦海块体和所罗门群岛下面，从而形成新不列颠海沟和所罗门海沟 (Johnson and Molnar, 1972).Curtis (1973)分析了新几内亚区域的震源机制解，提出新不列颠岛和所罗门群岛下面存在俯冲带，同时验证了新不列颠和马努斯盆地之间存在左旋走滑运动.Tregoning等 (1998)利用新几内亚附近区域的GPS数据给出了此区域的块体运动，分析新不列颠海沟持续俯冲、横穿俾斯麦海地震带 (南、北俾斯麦块体的边界) 由西向东逐渐增大的扩张运动、遍布朗姆-马克汉姆断层 (Ramu-Markham Fault) 的汇聚作用以及分布在巴布亚半岛的左旋剪切带，得出南俾斯麦块体正在发生8.2°/Ma的顺时针旋转 (Tregoning et al., 1998).其旋转中心位于南俾斯麦块体西南部 (图 1)，旋转的动力源于西南部的菲尼斯特雷弧与新几内亚高地 (Wallace et al., 2004) 的碰撞.
3 数据和方法 3.1 震源机制数据本文搜集了全球矩心矩张量目录 (http://www.globalcmt.org/) 中150°E-155°E，3°S-7°S范围内，1976年1月1日-2014年12月31日，震源深度小于等于70 km，震级范围为4≤MW≤7的954个地震震源机制数据 (图 2).本研究参照Zoback (1992)世界应力图的划分标准 (表 1)，根据震源机制解P、B、T轴倾伏角的大小，将震源机制解类型划分为6种：正断型 (NF)、正走滑型 (NS)、走滑型 (SS)、逆走滑型 (TS)、逆冲型 (TF) 和不确定型 (U).图 2中分别用黑、红、蓝、绿的膨胀区颜色表示走滑型、逆冲型 (逆走滑型)、正断型 (正走滑型)、不确定型的震源机制解.对上述地震进行统计后发现，逆冲型地震震源机制占比例最大，占所有地震震源机制的66.04%，主要分布于新不列颠海沟的外侧 (新不列颠岛、所罗门群岛以及新爱尔兰岛南部)；走滑型地震所占比例居其次，占所有地震震源机制的16.56%，主要分布在南俾斯麦块体与北俾斯麦块体的左旋走滑边界上 (Johnson and Molnar, 1972)；正断型地震数量占10.94%，集中分布于所罗门海块体的内部；不确定型地震数量最少，占6.46%，零散分布于块体边界上.地震震源机制类型分布的区域特征反映出新不列颠地区具有复杂的构造应力场 (图 2，5).
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图 2 新不列颠地区震源机制解分布图 黑色震源机制表示走滑型地震；红色震源机制表示逆冲型地震；蓝色震源机制表示正断型地震；绿色震源机制表示过不确定型地震 (除以上三种以外类型的地震).图 5的剖面位置 (粗直线) 及数据选择范围 (细线框的矩形区域) 也绘于图中. Fig. 2 Distribution of focal mechanism solutions in the New Britain area Earthquakes with strike-slip, thrust, and normal faulting and uncertain types are plotted in black, red, blue and green, respectively. The locations (thick lines) of the cross section and its data converge (rectangles) in Fig. 5 are plotted in this figure. |
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表 1 震源机制类型划分标准 (Zoback, 1992) Table 1 Classification of focal mechanism solutions (Zoback, 1992) |
本研究采用Hardebeck和Michael (2006)提出的，基于地震震源机制反演构造应力场的方法，计算研究区域内的应力场.应力张量反演准则有两个：(1) 使每个小区域的构造应力和震源机制的残差最小；(2) 反演的过程中加上一个合理的阻尼使反演的相邻区域的应力张量变化最小.该方法的优点是能消除反演区域人为划分导致的应力偏转假象，更好地凸显全局应力场特征 (Hardebeck and Michael, 2006; Wu et al., 2010).使用Martínez-Garzón等 (2014)的程序计算出构造应力场.由于不同方位的断层可以被同一应力状态触发 (McKenzie, 1969)，单一震源机制仅能将应力场方向约束在相应象限内，不能确定应力方向的具体数值.所以，震源机制数据必须包含一定的多样性来约束应力场 (Martínez-Garzón et al., 2014).本反演中每个网格采用的震源机制至少为5个.根据地震双力偶源模型的概念，存在两个可能的断层面：真正的断层面和辅助断层面 (Aki and Richards, 1980)，两个节面具有相同的可能性 (Martínez-Garzón et al., 2014)，这里随机采用其中一个节面进行构造应力场反演.反演应力场参数的置信水平的可设定范围为68%~95%(Martínez-Garzón et al., 2014)，本研究设定为95%.应力场参数的不确定度是对所有数据的2000次抽样估计的 (Hardebeck and Michael, 2006).重采样的迭代次数对于解的不确定度评价是很重要的，经验数值大约是输入数据数量的20倍 (Efron and Tibshirani, 1986).重采样次数过少导致评估结果没有统计意义，重采样次数过多会导致计算量大，计算时间冗长.计算中重采样次数的默认范围是1000~5000次 (Martínez-Garzón et al., 2014)，本研究采用一个中等的次数 (2000次).经过计算得到最优状态下的三个轴的应力方向及应力形因子 (R值)(Gephart and Forsyth, 1984)：
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其中σ1、σ2、σ3分别表示最大、中间、最小主压应力.
4 构造应力场反演结果及分析研究区域构造十分复杂，本研究根据不同区域的特点，使用不同的划分方式分区，得到各个区域的构造应力场.首先，本文采用1°×1°的步长划分网格，计算该区域的构造应力场，详细分析和讨论南、北俾斯麦块体边界的应力模式，南俾斯麦块体与太平洋板块交界地区的构造应力作用方式，以及所罗门海块体的应力状态.其次，本文针对新不列颠海沟及其周边区域，按照地质构造特点划分子区域 (L、B和R区)，详述南俾斯麦块体、太平洋板块和所罗门海块体三个块体之间的作用方式及构造应力状态.
4.1 1°×1°网格划分构造应力场反演结果及分析采用1°×1°的步长划分网格，在150°E-155°E、3°S-7°S的区域上划分出5×4个网格 (图 3a).反演结果表明，最优主张应力轴 (σ3轴) 方向整体上呈现近NS向，最优主压应力轴 (σ1轴) 分布显现出非均匀特点，南俾斯麦块体的北部及东部最优主压应力轴呈现出NEE向，所罗门海块体最优主压应力轴倾伏角很大，近乎垂直 (见表 2).下面分四个方面进行详述.
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图 3 1°×1°网格划分的应力场反演结果 (a) 中σ1表示最大主压应力轴；σ2表示中间应力轴；σ3表示最大主张应力轴.红点表示95%置信度下σ1轴不确定范围；绿点表示95%置信度下σ2轴不确定范围；蓝点表示95%置信度下σ3轴不确定范围.黑色实线加号表示最优解；(b) 中每个子区域中间的矩形的颜色表示这个子区域的应力形因子 (R值)；中括号里面的数值范围表示95%置信度下R值的范围. Fig. 3 Results of stress field inversion on a 1°×1° grid (a) Axes of maximum compressive, intermediate, and maximum tensional stresses are denoted as σ1, σ2 and σ3, respectively. The 95% confidence intervals of σ1, σ2 and σ3 are plotted in red, green and blue dots, respectively. The black crosses represent the best solutions. (b) Color-filled squares in the rectangle of the subarea represent the corresponding stress factors. The numbers in the brackets give the 95% confidence intervals of the solutions. |
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表 2 1°×1°网格划分反演得到的应力场参数 Table 2 Inverted stress field parameters on grid of 1°×1° |
子区域00、01、03与Heidbach等 (2010)研究的区域 (≤150°E) 相邻，其主压应力轴方向为SSW、SWW.00子区域的最优主压应力轴方向为SSW，与Heidbach等 (2010)的研究结果接近一致.子区域01、03的主压应力轴方向为SWW，与Heidbach等 (2010)的研究结果 (≤150°E) 有较小偏差，可能的原因是:(1) Heidbach等 (2010)的研究成果网格分区很大，选择的震源机制深度为小于40 km；(2) 本研究选用了更多的资料，网格大小为1°×1°，选择震源机制的深度小于70 km.
子区域03、13、23(见图 3a) 的构造应力场呈现走滑体系.从整体上看，最优主压应力轴方向均为SWW，从西向东三个子区域的最优主压应力轴 (图 3a中的红点附近的黑色加号) 方向逐渐偏向于EW，显示出近EW向的挤压状态.最优主张应力轴方向为NNW，最优主压应力轴倾伏角普遍较小 (见表 2)，说明南、北俾斯麦块体之间的块体边界处于拉张状态.因为南俾斯麦块体顺时针旋转 (Tregoning et al., 1998)，被西南部的菲尼斯特雷弧和新几内亚高地 (Wallace et al., 2004) 推挤，围绕西部的旋转中心顺时针旋转 (图 1).所以位于南俾斯麦块体南部的新不列颠岛被挤压，北部的南、北俾斯麦块体边界、东北部的新爱尔兰岛区域受到拉张作用，北部区域具有NNW向的拉张应力，符合南俾斯麦块体顺时针的旋转导致南俾斯麦块体远离北俾斯麦块体的运动模式.由于南俾斯麦块体的顺时针旋转，导致南俾斯麦块体与北俾斯麦块体之间的左旋走滑运动 (Johnson and Molnar, 1972; Tregoning et al., 1998; Hamilton, 1979; Davies et al., 1984; Taylor et al., 1991).
位于新不列颠岛的北部以及新爱尔兰岛的南部及其附近的区域，反演所得到的构造应力场见子区域12、22、32(见图 3a).整体上看，反演收敛效果比较好，主压应力轴方向由子区域12、22的SWW逐渐平滑为子区域32的NNW，倾伏角接近于零 (见表 2)，说明在这个区域存在近东西向的挤压，可能来自于东部太平洋板块和西部南俾斯麦块体的共同作用，与Mori (1989)根据震源机制得出的该区域存在近东西向挤压的结论相一致.而子区域12、22最优主张应力轴方向由NNW逐渐变为子区域32的NNE，主张应力轴的偏转很可能是新不列颠弧形俯冲带的走向在此区域由NE方向转变为NW方向所致.该区域中逆冲型、走滑型、正断型、不确定型地震共存，以逆冲型、走滑型为主，这是由于该区域既是南、北俾斯麦块体的走滑边界区域 (Mori，1989)，同时又是新不列颠海沟俯冲带的前沿.
所罗门海块体的构造应力场子区域00、10、20、30，最优主压应力轴 (σ1轴) 与水平面几乎垂直 (见表 2)，因为子区域00、10和30都夹杂了部分逆冲型地震 (图 2)，所以最优主压应力轴倾伏角比子区域20要小一些.最优主张应力轴 (σ3轴) 的方位角由00子区域的NWW向顺时针逐渐转变为30子区域的NNE，与海沟的俯冲方向一致，倾伏角中等偏小，呈现出正断体系.最优主张应力轴大约垂直于俯冲带走向.可能原因是，所罗门海块体向北俯冲进入新不列颠岛和新爱尔兰岛下面，俯冲作用导致所罗门海块体弯曲，弯曲外侧表现为拉张应力状态 (Isacks et al., 1968)，局部张力超过板块的强度，在俯冲板块弯曲的海沟地区发生张性破裂，形成了正断型地震，以正断体系呈现.
本文用研究区域内震级MW≥6.0地震144个，反演了该区域的构造应力场.结果显示，大多数子区域的结果基本相同，子区域32和21的最优主张应力轴方向和倾伏角的变化很小，最优主压应力轴方向变化稍微偏大.子区域32最优主压应力轴方位角由104.2°减小至67.8°，倾伏角由0.2°变化到9.1°.该区域最优主压应力轴存在变化，也反映出受到近东西向的挤压.子区域21最优主压应力轴方位角由134.5°增加到214°，倾伏角由20.4°减小到11.4°.子区域21、32位于南俾斯麦块体、所罗门海块体及太平洋板块交界区域，最优主压应力轴方向的变化反映出了该区域构造应力场的复杂性 (关于该区域的详细讨论见4.2节第四段).
4.2 根据构造特点划分网格的构造应力场反演结果与分析本小节按照构造特点划分新不列颠海沟的区域 (图 4所示)，计算新不列颠海沟的精细应力场.对北东走向的新不列颠海沟分区 (L区)，再对北西走向的新不列颠海沟分区 (R区)，然而对于新不列颠海沟顶端部分 (北部弧形部分) 采用独立的划分方式 (B区).之所以不把此区域并入海沟的“两翼”是因为：(1) 从地形上看，该区域似乎与海沟推挤形成的“两翼”地形有相当区别，构造应力场也可能不同于“两翼”；(2) 此区域是所罗门海块体 (属于澳大利亚板块)、太平洋板块、南俾斯麦块体的交汇边界，具有复杂的地质构造；(3) 该区域震源机制类型丰富，既有逆冲型地震，也有走滑型地震，还存在一些正断型地震和少量的不确定型地震，图 5给出的剖面图CC′(新爱尔兰岛附近，图 2) 的地震震源机制分布显示的P轴方向变化较大.
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图 4 根据构造特征网格划分的应力场反演结果 黑色粗实线是块体边界；黑色加号表示最优解.颜色表示反演的应力形因子分布；σ1、σ2、σ3及红点、绿点和蓝点见图 3. Fig. 4 Results of stress field inversion on a grid meshed according to tectonic characteristics The thick black lines are plate boundaries. The black crosses are best solutions. Color shows the distribution of the inverted stress shape ratio. The meanings of σ1, σ2 and σ3 and red, green, blue dots are same as Fig. 3. |
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图 5 AA′、BB′、CC′和DD′的震源机制剖面图 剖面的位置和数据选择范围在图 2中给出，黑色、红色、蓝色和绿色依次为走滑型、逆冲型、正断型和不确定型地震震源机制，震源深度大于70 km的地震用灰色绘制. Fig. 5 Focal mechanism profiles of AA′, BB′, CC′ and DD′ The locations of profiles and scope of data selection are plotted in Fig. 2. The focal mechanisms of strike-slip, thrust, normal faulting and uncertain type are denoted as black, red, blue and green, respectively. Quakes with focal depths greater than 70 km are plotted in grey. |
分区之后得到的最优主压应力轴方向和最优主张应力轴方向的分布在图 4给出.L区 (不包括L5) 最优主压应力轴方向为NNW-NS，R区最优主压应力轴方向为NE-NNE.B区最优主压应力轴方向近EW向，由左向右，由NW-NWW逐渐偏转为NEE-NE方向.Johnson和Molnar (1972)、Wallace等 (2004)研究了逆冲型地震滑动矢量在水平面的投影，在L区 (新不列颠岛) 的运动方向也是NNW-NS，R区 (所罗门群岛) 运动方向为NNE-NE方向，而在新不列颠海沟北部的弯曲部分 (B区) 运动方向为N.由于逆冲型地震的滑动矢量与压应力轴在水平面的投影重合，因此其研究结果与本研究得到的L区、B区的最优主压应力方向一致.L区、B区和R区的最优主张应力轴方向与俯冲带俯冲方向相一致，由L区的NW-NNW偏转B区的近NS向，再偏转为R区的NNE-NE向.下面分别叙述各个区域的详细应力特征.
L区的震源机制剖面图BB′见图 5.自东南向西北，所罗门海块体分布着正断型地震，其P轴倾伏角很大.新不列颠海沟及新不列颠岛附近以逆冲型地震为主，P轴沿俯冲方向挤压；T轴倾伏角接近90°，呈现上下拉张状态.南北俾斯麦块体边界绝大多数是走滑型地震.根据反演的构造应力场，L区 (图 4) 左下方的六个子区域L0~L5，其应力形因子 (R值) 普遍较低且不确定范围较大 (见表 3).L0~L4子区域最优主压应力轴方向为NNW，呈现出沿着俯冲带的俯冲方向挤压.子区域L6~L9最优主压应力轴方向为近NS向，与L0~L4子区域的最优主压应力轴方向存在较小的偏角，可能是L5处的地壳不均匀性所致 (Finlayson and Cull, 1973；Abers and Roecker, 1991).L5子区域的最优主压应力轴方向 (N60.8°E) 与相邻子区域的最优主压应力轴方向存在偏差.本文对L5周围的震源机制详细研究中发现，在L5子区域的西北部存在一致性非常好的走滑型地震群 (图 5的剖面AA′)，震源机制节面为NW与NE，深度从地表延伸至~80 km.此地震群位于板块消减带 (新不列颠俯冲带) 的上部 (Johnson, 1976)，其中心位于150.7°E，5.5°S附近.此区域在受到俯冲带NW-SE向的推挤背景下，其局部构造差异 (Finlayson and Cull, 1973; Abers and Roecker, 1991) 导致应力场不均匀，不均匀应力场使该区发生一系列走滑地震.正是部分走滑地震震源机制位于L5子区域，导致了L5子区域的构造应力场最优主压应力轴方向 (N60.8°E) 的异常，在分析该区域的整体特征时可以暂不考虑该反演结果.L区的最优主张应力轴方向几乎垂直于俯冲带走向，由L0、L1、L2、L3区的近NS向经过L4、L5区的平滑，逐渐转向L6、L7、L8、L9区的NNE方向.最优主张应力轴倾伏角介于63°~82°之间，呈现出俯冲带高角度拉张应力状态.
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表 3 根据构造特征网格划分反演得到的应力场参数 Table 3 Inverted stress field parameters on a grid meshed according to tectonic characteristics |
B区的震源机制典型剖面图CC′见图 5.自南向北，所罗门海块体分布着正断型地震，其P轴倾伏角很大，近上下挤压.新不列颠海沟以北及新爱尔兰岛附近以逆冲型地震为主，然而逆冲型地震分布呈现出区域特征，新不列颠海沟北部 (50~120 km) 逆冲型地震占大多数，P轴方向近南北向挤压；新爱尔兰岛周围区域 (120~210 km) 的地震的P轴方向呈现多样性，从120 km到210 km，P轴近南北向挤压的地震震源机制逐渐减少，P轴近东西向挤压的地震震源机制逐渐增多，震源机制的分布进一步说明该区域构造的复杂性.从反演之后的构造应力场来看，B区 (图 4) 的最优主压应力轴方向整体上为EW向，倾伏角偏小 (小于28°).B5和B8子区域的最优主压应力轴方向为NEE，B4和B7子区域最优主压应力轴分别为SE、SEE向.B4、B5、B7和B8四个子区域位于南俾斯麦块体和太平洋板块的边界上，显示出南俾斯麦块体与太平洋板块之间的挤压模式，Mori (1989)也指出在这一区域存在NW走向的太平洋板块俯冲带残留，该处反演应力场的地震震源机制可能源自残留的俯冲带的持续作用.B0、B1、B2三个子区域更接近新不列颠海沟的左翼，最优主压应力轴方向与L区的最优主压应力轴方向 (NNW) 相近，表明这三个子区域受到新不列颠海沟俯冲带NNW方向的挤压作用.B3、B6子区域的最优主压应力轴方向 (SEE) 受到新不列颠海沟和板块边界的共同影响，得到的走向和倾伏角 (280°，88.7°) 比较接近R区的最优主压应力轴方向 (NEE).B区域的最优主压应力轴方向并不是垂直于海沟方向 (图 4).可能的原因是南俾斯麦块体顺时针旋转 (Tregoning et al., 1998)，受到所罗门海块体的阻碍，呈现了SSE向的挤压应力.Tregoning等 (2000)的GPS数据显示新爱尔兰岛南部相对于南俾斯麦块体NW向运动，运动速率沿NW方向自150 mm·a-1逐渐变为50 mm·a-1，又进一步佐证了这种主压应力方向.B区的最优主张应力轴方向由子区域B0、B1、B2的NNW向渐变为子区域B6、B7、B8的近NNE、NNW向.
R区位于所罗门海块体俯冲进入所罗门群岛的位置 (图 4).该区震源机制分布 (图 2) 和剖面图 (图 5的DD′剖面) 呈现明显的俯冲带特征，正断型地震分布于所罗门块体，其P轴呈现上下挤压，T轴方向与剖面DD′的走向一致，呈现拉张状态.逆冲型地震沿着新不列颠海沟走向分布，其P轴呈现近水平的沿着NE向挤压，T轴以较大的倾伏角反映出上下拉张状态.从应力场反演结果来看，该区最优主压应力轴方向为NE，倾伏角偏小 (见表 3)，表明所罗门海块体和太平洋板块之间的俯冲带确实是推挤作用，此结论与前人根据震源机制得到的结果 (Curtis, 1973; Schwartz et al., 1988) 一致.最优主张应力轴总体上同样与海沟走向接近垂直，其倾伏角都比较大 (见表 3)，显示出该处也是逆冲为主的应力状态.本文得到的R区应力状态与Isacks等 (1968)的俯冲带研究工作结论相一致.
5 地震序列发生的动力学背景讨论根据构造应力场反演结果，南俾斯麦块体向SE向挤压运动，太平洋板块向SW方向挤压运动，导致南俾斯麦块体和太平洋板块之间 (新不列颠北部和新爱尔兰岛南部) 近东西向挤压.这一结论得到了Le Pichon (1970)和Bird (2003)研究结果的支持.
自2015年3月至5月15日，新不列颠区域发生55个MW大于4.0级地震，MW7.0~8.0地震2个 (其中包括MS7.4主震)，MW6.0~7.0地震2个，MW5.0~6.0地震38个，MW4.0~5.0地震13个，此系列地震的震源机制绘于图 1，走滑型地震和逆冲型地震居多.走滑型地震分布于南、北俾斯麦块体边界和新不列颠海沟附近.逆冲型地震分布在新不列颠岛、所罗门群岛以及新爱尔兰岛的南部海域.分布于新不列颠岛和所罗门群岛附近的逆冲型地震，分别是所罗门海块体与南俾斯麦块体NW-SE向挤压和所罗门海块体与太平洋板块NE-SW向挤压产生.分布在新爱尔兰岛南部海域的逆冲型地震，是新不列颠海沟北向推挤和南俾斯麦块体与太平洋板块之间东西向挤压作用下共同引发.位于南、北俾斯麦块体边界的走滑型地震，是在近东西向的构造应力场背景下，南、北俾斯麦块体的相对左旋走滑运动导致.
6 结论根据前人的研究成果 (Tregoning et al., 1998; Johnson and Molnar, 1972; Holm and Richards, 2013; 等) 以及本研究的构造应力场反演结果，取得如下初步认识：
(1) 南俾斯麦块体北部区域的构造应力场呈现走滑体系，最优主压应力轴方向为SWW，最优主张应力轴方向为NNW.这可以由南俾斯麦块体以大约8.2°/Ma的顺时针旋转 (Tregoning et al., 1998)，导致沿着南俾斯麦块体和北俾斯麦块体边界的区域形成一系列的左旋走滑运动所解释.
(2) 沿着新不列颠海沟的两翼，海沟的左侧最优主压应力轴NNW，接近垂直于海沟左翼的走向；海沟右侧的最优主压应力轴NNE-NE，同样接近垂直于海沟走向；位于海沟最北部的区域主压应力轴近EW方向.最优主张应力轴方向从左至右由NNW逐渐顺时针偏转为NNE-NE，其倾伏角普遍偏大.
(3) 沿着新不列颠海沟的弧形区域以及其南部的所罗门海块体，最优主张应力轴方位从西到东顺时针偏转，从南到北倾伏角逐渐变大，俯冲带附近的区域以及所罗门海块体区域处于拉张状态.这种应力状态是澳大利亚板块向太平洋板块俯冲，在新不列颠海沟位置，所罗门海块体俯冲进入新不列颠岛、所罗门海群岛以及新爱尔兰岛下面，俯冲作用导致所罗门海块体弯曲，弯曲外侧表现为拉张应力状态，对俯冲带前缘是挤压作用.
(4) 新不列颠岛北部以及新爱尔兰岛南部的区域 (图 4的B区) 受到多个作用的影响.南俾斯麦块体顺时针旋转 (Tregoning et al., 1998)，导致新不列颠岛北部和新爱尔兰岛南部之间的NNW挤压运动.SE-NW向挤压来源东部太平洋板块的作用.同时位于新爱尔兰岛的下面倾向NE的逆冲型地震带 (Mori, 1989)，是南俾斯麦块体与太平洋板块相互挤压形成.
(5) 2015年3月30日至5月15日之间，该地区发生的地震震源机制主要为逆冲型和走滑型地震.该区地震序列的发生是由于南俾斯麦块体相对于所罗门海块体的SE向挤压，太平洋板块相对于所罗门海块体的SW向挤压，以及太平洋板块相对于南俾斯麦块体的近东向挤压共同作用导致的，所以地震序列的震源机制呈现多样性.
致谢感谢三位审稿人对本文提出的宝贵意见，同时也感谢防灾科技学院盛书中副教授对本文的建议，本文大部分图件采用GMT软件 (Wessel and Smith, 1995) 绘制.
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