戴 勇 吴迎燕 冯志生 姚 丽 姜楚峰 孙君嵩 章 鑫 冯丽丽 李军辉
1)内蒙古自治区地震局,呼和浩特 010010 2)中国地震局地震预测研究所,北京 100003 3)江苏省地震局,南京 210014 4)中国地震台网中心,北京 100045 5)湖北省地震局,武汉 430071 6)广东省地震局,广州 510070 7)青海省地震局,西宁 810001 8)安徽省地震局,合肥 230031
地球变化磁场来自太阳风在电离层引发的环状电流及其在地球内部感应产生的反向环状感应电流,该环状电流每天对地球扫描一遍,其中心焦点随太阳移动;
电离层电流产生的磁场为外源场,地壳内的感应电流产生的磁场为内源场,也称感应场(徐文耀,2009;
赵旭东等,2014)。感应场的分布取决于地壳和上地幔的电性结构分布,当地下高导体呈带状分布时,高导带两侧变化磁场的重要异常特征是地磁场出现反相位变化,高导带埋深越浅,垂直分量反相位变化越明显、 水平分量越弱(徐文耀,2009),德国北部(Untiedt,1970)、 日本北部(Rikitake,1966,1971;
Rikitakeetal.,1985)、 中国甘肃东部(徐文耀等,1978)、 中国滇西地区(侯作中等,1984)和中国琼中海峡(范国华等,1994)等地区均有该现象。变化磁场的这种畸变异常特征是其感应电流集中分布于高导带所致(徐文耀,2009),因此,高导带有时也称为电流通道(范国华等,1994;
龚绍京等,2017)。在地磁领域,基于地磁测深原理的正反演技术(翁爱华等,2017)是研究深部电导率分布的主要方法;
地磁转换函数法是反映电导率分布的另一种研究方法,且通过该方法获得的“感应矢量指向高导带”等成果对本文研究具有重要意义(Chenetal.,2013;
王桥等,2016;
艾萨·伊斯马伊力等,2020;
杨杰等,2021);
基于变化磁场畸变异常对高导带感应电流进行正反演的技术(范国华等,1994;
徐文耀,2009;
章鑫等,2019,2020)也是研究电导率分布的途径之一,但总体上这方面的研究工作较少。
采用相关法处理和分析地磁垂直分量日变化数据,结果显示中国大陆强震前2~3a震中附近有地磁日变化感应电流分布异常,其典型特征是电流呈线状集中分布并在约10d原地重现,即感应电流线在二维平面空间分布上完全重叠,震中主要位于重叠段端部和约90°拐弯附近;
2009—2018年的资料统计表明,南北地震带87%的重叠段出现后1.5a内发生了6级以上地震,其中34%的重叠段出现后发生了2次6级以上地震,9%的重叠段出现后其两端均发生6级以上地震(冯志生等,2020;
中国地震局监测预报司,2020)。部分重叠段的走向与中—下地壳和上地幔高导层顶界面埋深等值线的走向一致,推测重现异常是来自震源下方中—下地壳和上地幔内高导层的地震异常信息(冯志生等,2020;
姜楚峰等,2022)。地球深部速度与电性结构勘探结果显示,上地幔和中—下地壳是由高阻体与高导体相间分布组成,它们之间的电阻率有数量级差异,高导层也是由电阻率略有差异的高导体相间分布组成,姜楚峰等(2022)将高导层中电阻率略高的高导体称为亚高阻体,认为深部热流体的上涌会导致壳幔高导层两侧的高阻体出现带有上拱性质的相互拆离滑动,进而导致高阻体周边高导层内的亚高阻体出现松动,流体侵入亚高阻体导致其电阻下降,高导层内形成短时间高导电流通道,每天当环状地磁日变化感应电流扫描经过高导电流通道时,感应电流会呈线状集中分布于此,并基于趋肤效应分布于高导层的顶界面;
因此,震前出现的这种短期原地重现的线状集中分布地磁日变化感应电流异常的机理是地磁日变化信号探测发现了高导层出现的短时间高导电流通道,该短时间高导电流通道是由深部热流体上涌导致上地幔和中—下地壳高导层两侧的高阻体内出现的带有上拱性质的相互拆离滑动导致的。李军辉等(2021)还研究发现重叠段端部的重力会出现下降异常,推测重叠段端部是电阻率较高的区域,感应电流经过重叠段端部时会产生大量热量,进而在该区域产生高温高压膨胀,最终导致其上方发生隆起。但依据以上重叠段异常的机理,深部热流体上涌可能也是重叠段端部重力下降的主要原因之一。
由于重现异常是发生在震源下方中—下地壳和上地幔高导层的地震异常,姜楚峰等(2022)认为其不同于震源附近及其震源至地表的地震异常,对推进地震孕育与发生机理的研究可能有重要作用。本文在分析了2016年10月17日杂多6.2级地震(32.81°N,94.93°E)、 2017年8月8日九寨沟7.0级地震(33.20°N,103.82°E)和2017年11月18日米林6.9级地震(29.75°N,95.02°E)前出现的重叠段异常空间分布特征、 震前小地震活动特征及与3个地震的关系后,结合重叠段异常的产生机理,进一步完善了坚固体孕震模式(梅世蓉,1995a)。
地磁日变化感应电流线状集中分布与短期原地重现异常的方法原理和采用资料与处理过程详见冯志生等(2020)和姜楚峰等(2022)的研究成果。本文研究区的空间范围为3个地震涉及的南北地震带及附近地区,时间上自杂多6.2级地震发生前1.5a的2015年3月开始,到米林6.9级地震发生前的2017年10月结束,经检索发现,该期间的异常集中发生在2015年10月—2016年10月之间,共包括21条重叠段异常(表1,图 1)。
表 1 地磁日变化感应电流的线状集中分布与短期原地重现异常参数Table1 Linear concentration distribution and short-term in-situ recurrence anomalies of induced current of geomagnetic diurnal variation
本文采用的地磁资料为中国地震局地球物理研究所国家地磁台网中心提供的全国130多个地磁台站每天的地磁垂直分量分钟采样序列,观测仪器为磁通门磁力仪和FHD质子矢量磁力仪,上述资料均由观测单位进行了剔除干扰等处理,并被用于日常震情跟踪和科研工作。
图 1 地磁日变化感应电流的线状集中分布与短期原地重现异常Fig. 1 Linear concentration distribution of induced current of geomagnetic diurnal variation and short-term in-situ recurrence anomalies.
图 1 中的红色粗线条为人工绘制的重叠段,由于2个日期的电流线在重叠段近乎重合,因此,重叠段基本覆盖重叠处的2个日期电流线。本文所列震例中的重叠段与冯志生等(2020)、 姜楚峰等(2022)给出的对应震例中的重叠段略有差异,出现这种差异的主要原因是重叠段判定标准的人为把握差异和进一步剔除了干扰数据等,但这些差异没有影响重叠段的总体分布(冯志生等,2020;
姜楚峰等,2022),因此不影响本文的讨论。
冯志生等(2020)和姜楚峰等(2022)初步分析了单一重叠段与中—下地壳和上地幔高导层分布的关系,本节将分析重叠段的总体分布特征与中—下地壳和上地幔高导层分布的关系。图 2 和图 3 分别给出了21条重叠段异常的总体分布、 中—下地壳高导层顶界面的埋深分布和上地幔高导层顶界面的埋深分布(彭聪等,2018)。
图 2 重叠段异常与中—下地壳高导层顶界面埋深及地震空间分布图(据彭聪等,2018修改)Fig. 2 Overlapping segment anomalies,burial depth of the top boundary of high conductivity layer in middle-lower crust and seismic spatial distribution(Adapted after PENG Cong et al.,2018).
图 3 重叠段异常与上地幔高导层顶界面埋深及地震空间分布图(据彭聪等,2018修改)Fig. 3 Overlapping segment anomalies,the top boundary burial depth of upper mantle high conductivity layer and seismic spatial distribution(Adapted after PENG Cong et al.,2018).
图 2 显示,鄂尔多斯块体周缘的重叠段走向与中—下地壳高导层顶界面埋深等值线的走向较为一致。其中,鄂尔多斯块体北缘附近中—下地壳内的高导层顶界面埋深为20~30km,南缘附近的埋深为20~50km。在(27°~33°N,95°~110°E)地区,重叠段走向与中—下地壳高导层顶界面埋深等值线的走向也较为一致,该地区的西部为双壳内高导层,其顶界面埋深为15~60km,东部中—下地壳的高导层顶界面埋深约为50km。在(35°N,100°E)以东附近区域,SN走向的双壳内高导层与重叠段的走向也有一定的一致性,该地区双壳内高导层顶界面埋深为15~60km。图 3 显示,上述地区的重叠段走向与其上地幔高导层顶界面的埋深等值线走向也较为一致,此处不再赘述。
图 2、 3显示,在(30°~40°N,90°~100°E)区域,NE走向的重叠段既没有上地幔高导层顶界面等值线的走向与之匹配,也没有中—下地壳高导层顶界面等值线的走向与之匹配。
2017年米林6.9级地震以东地区和2017年九寨沟7.0级地震以西地区的重叠段总体走向既与中—下地壳高导层顶界面埋深等值线的走向较为一致,也与上地幔高导层顶界面埋深等值线的走向较为一致。
上述地区中—下地壳内的高导层顶界面埋深为15~60km,根据感应电流的趋肤效应,位于上述地区地磁日变化感应电流重叠段的埋深最浅约为15km。
白玲等(2017)的研究显示,米林6.9地震的震源深度为8~12km。杨宜海等(2017)利用近震全波形反演得到的九寨沟7.0级地震的震源深度约为22km;
梁姗姗等(2018)分别对主震后5min以内、 8min以内、 10min以内和20min以内的波形进行反演,结果显示九寨沟7.0级地震的震源深度约为15.5km,同时通过对比发现该结果与GCMT(Global Centroid-Moment-Tensor,全矩张量解)、 CENC(China Earthquake Networks Center,中国地震台网中心)和USGS(United State Geological Survey,美国地质调查局)给出的结果基本一致;
孙翔宇等(2020)基于电性结构探测结果认为,九寨沟地震的震源区位于高、 低阻交界区域的高阻一侧,推测九寨沟地震的震源深度≤11km。
综合上述结果表明,重叠段异常的总体走向与中—下地壳和上地幔高导层顶界面埋深等值线的走向较为一致,它位于震源下方的中—下地壳和上地幔高导层顶界面附近,该结论与冯志生等(2020)和姜楚峰等(2022)给出的观点一致。
强震发生前地震活动有围空现象,即地震空区现象。梅世蓉(1995a)依据地震空区等现象提出了坚固体孕震模式。我们发现线状感应电流的重叠段及重叠段端部在空间上也有围空现象。图 4 给出了重叠段及其围成的3个空区分布,图 5 给出了重叠段端部及其围成的3个空区分布。其中,蓝色重叠段出现在杂多6.2级地震发生前,红色重叠段出现在杂多6.2级地震发生后。
图 4 重叠段、 重叠段空区及地震分布图Fig. 4 Overlapping segments,gaps of overlapping segments and seismic distribution.
图 5 重叠段端部、 重叠段端部空区及地震分布图Fig. 5 Ends of overlapping segments,gaps at the ends of overlapping segments and seismic distribution.
图 6 重叠段空区、 震前小地震空区及地震分布Fig. 6 Overlapping segment gaps and small earthquake gaps before strong earthquake and earthquake distribution.
图 7 重叠段端部空区、 震前小地震空区及地震分布Fig. 7 Gaps at the ends of overlapping segments,small earthquake gaps before strong earthquakes and earthquake distribution.
图 4 和图 5 显示,①号和②号重叠段空区与①号和②号重叠段端部空区在空间分布上一致,③号重叠段端部空区比③号重叠段空区范围更大,主要是端部空区南部向S有所扩大,该现象与2016年10月17日杂多6.2级地震发生前18d(9月25日与9月28日)发生的C状重叠段异常有关(图 1k),该重叠段缩小了重叠段空区(图 4),且杂多6.2级地震和米林6.9级地震都发生在该重叠段上(图 4),该异常出现的时间距离发生杂多6.2级地震不到20d,距发生米林6.9级地震则有13个月24天。总体上,重叠段空区与重叠段端部空区在空间分布上比较一致。
由图 4 和图 5 可知,①号空区面积最小,未发生6级以上地震,仅于2017年6月3日在其东南角(37.99°N,103.56°E)发生过一次5级地震。①号空区未发生大地震的原因是否与空区面积小有关,可在未来的研究中进一步分析。
杂多6.2级地震和九寨沟7.0级地震前也存在小地震空区异常。图 6 和图 7 分别给出了重叠段空区和重叠段端部空区与震前小地震空区的分布情况。其中,黄色实心圆为(28°~43°N,88°~110°E)范围内于2015年10月11日—2016年10月16日(即重叠段异常出现至杂多6.2级地震发生前)发生的ML≥3.5的地震震中;
灰色实心圆则为2000年1月1日—2015年10月9日发生的地震震中,其他参数同震前地震。需要特别说明的是,杂多6.2级地震发生后至九寨沟7.0级地震发生前,九寨沟7.0级地震震中附近的地震活动分布在图 6 和图 7 的基础上没有出现新的变化。因此,图 6 和图 7 可以反映九寨沟7.0级地震震中附近的震前小地震活动分布。
图 6 显示,在杂多6.2级地震震中以北区域和九寨沟7.0级地震震中西北区域分别存在1个地震空区,杂多6.2级地震和九寨沟7.0级地震既位于地震空区和重叠段空区边缘,也位于2种空区的重叠部分;
米林6.9级地震位于重叠段空区的外缘,但米林6.9级地震前没有地震空区,具体原因还有待进一步研究;
另外,九寨沟7.0级地震前地震空区虽然与3个重叠段空区都有重叠,但与②号重叠空区的重叠面积最大。
重叠段空区的物理意义是什么?基于重叠段与高导层顶界面埋深等值线走向一致的现象,姜楚峰等(2022)认为重叠段是高导层内形成的短时间高导电流通道;
由于线状集中分布感应电流在重叠段端部分道扬镳,李军辉等(2021)认为重叠段的端部是高阻体。由于重叠段围空区没有重叠段分布,即重叠段围空区没有线状集中分布感应电流分布,因此本文认为,重叠段空区就是一个高阻区,线状集中分布感应电流只能沿着高阻区边界分布,或在高阻区边界拐向其他方向,由此出现重叠段及其端部围绕高阻区边界分布的现象。
地震的成因至今仍众说纷纭(杜建国等,2018),但我们发现坚固体孕震模式和重叠空区现象能够很好地相互解释。由于重叠段空区与地震空区在空间上有重合,因此,重叠空区与地震空区之间应该有所联系。本文认为地震空区与重叠段空区是坚固体不同物理探测方法的探测结果,反映了坚固体在不同深度的分布范围,其中,地震空区给出了坚固体在中—上地壳的分布范围,重叠段空区可能给出了坚固体在中—下地壳和上地幔的分布范围。首先,基于震前地震空区Q值较高、 震前小地震应力降较高和强震都位于速度结构的高速区一侧等事实,梅世蓉(1995a)认为震前地震空区就是坚固体孕震模式中的坚固体。本文认为,由于重叠段空区是高阻体,而高阻与高速和高Q值是坚固体不同物理性质的反映(白武明等,2000;
金胜等,2010;
陈进宇等,2017;
高春杨等,2020;
朱涛等,2020),因此,地震空区和重叠段空区反映的都是高阻体;
其次,重叠段位于震源下方中—下地壳和上地幔高导层的顶界面(冯志生等,2020;
姜楚峰等,2022),因此重叠段空区也位于中—下地壳和上地幔高导层的顶界面;
而中国大陆地震基本都是发生在中—上地壳(张国民等,2003;
薛艳等,2010)。因此,地震空区也位于中—上地壳,即重叠空区位于地震空区之下。
依据梅世蓉(1995a)和梅世蓉等(1996)提出的坚固体孕震模式,地震的孕育发生需要2个基本条件:
1)具有积累足够弹性位能的条件;
2)具有能产生突然应力降的条件。为满足上述2个条件,既需要一定规模的震源体积,又需要震源体与周围环境介质存在力学差异。否则,能量无法在局部地区相对集中并产生突然应力降。结合地震前普遍存在的环形地震活动分布图像(梅世蓉等,1996;
梅世蓉,1996a,b;
宋治平等,1999;
薛艳等,2018),坚固体孕震模式设置了A、 B 2个区域以满足地震孕育发生的2个基本条件(梅世蓉,1995a;
梅世蓉等,1996;
宋治平等,1999)。地震孕育发生过程由早期、 中期与晚期震源活动3个阶段组成,历经数十年。A区为具有最大破裂强度或摩擦强度的坚固体(硬包体),相当于震源体,它既可能是一个不存在宏观破裂的较为完整的块体,也可能是几个强粘接的块体集合或强活动断裂带上的强闭锁区,A区具有积累高应力的有利条件;
B区具有次于A区的破裂强度或摩擦强度,相当于地震区或地震带上震源体以外的地区,是一个介质结构与性质都不均匀的空间,其中可能存在断层或侵入体,B区有利于应力的快速集中和多个应力集中区的形成。
地震孕育发生的第1阶段:
B区应力达到破裂强度时,开始发生黏滑或破裂,B区内不同的应力集中区陆续发生中小破裂,但A区则保持稳定,从而出现一个中等地震环绕未来大地震震中的环形分布,环形内部为空区,是主震震源区。第2阶段:
当应力进一步增强时,B区的地震活动不断加强,出现地震条带和震群等现象,但B区发生地震所释放的能量仅为积累能量的一部分,剩余部分将转移到A区的震源体,并导致A区发生少量地震,从而出现早期震源活动,空区缩小或消失。第3阶段:
震源体外围强烈的地震活动使得震源体受压而变得更为坚固致密,由此导致地震活动性由高转低,再度出现空区;
在第3阶段后期,应力达到峰值前后,震源区内外处于远离平衡态的临界点附近,整个孕震系统处于不稳定状态。
坚固体孕震模式中的坚固体底部埋深一般在中地壳底部高导层的顶界面,如唐山地震(梅世蓉,1995a,b)和邢台地震(梅世蓉,1999),其硬包体底部埋深为20km。但依据本文前述结果,重叠段空区位于震源下方的中—下地壳和上地幔高导层的顶界面,因此,重叠段异常对坚固体孕震模式的第1个完善内容是:
硬包体底部埋深可能深达上地幔高导层的顶界面。
坚固体孕震模式强调了深部热流体的2个作用(梅世蓉,1995b,1999;
梅世蓉等,1996):
1)上地幔热流体上涌导致下地壳增温及其体积膨胀,产生垂直向上和侧向挤压力的动力学作用;
2)临震阶段热流体侵入震源体孕震断层的作用。
关于第1个作用,坚固体孕震模式没有给出深部热流体上涌的震前直接证据。
依据相关研究的解释(牛树银等,2003;
冯志生等,2020;
姜楚峰等,2022),重叠段异常的物理意义是其探测发现了深部热流体上涌导致上地幔和中—下地壳高导层两侧高阻体出现的带有上拱性质的相互拆离滑动事件。因此,关于坚固体孕震模式的第2个完善内容是:
震前1~3a出现的短期原地重现的线状集中分布的地磁日变化感应电流,是坚固体下方及其附近深部出现的热流体上涌所致,它探测发现了深部热流体上涌引起上地幔和中—下地壳高阻体出现带有上拱性质的相互拆离滑动事件,该事件导致高阻体之间高导层出现短时间高导电流通道,这一发现是震前上地幔和中—下地壳深部热流体上涌的直接证据,而重叠段端部的重力下降则可能是热流体上涌导致地面隆起或密度减小(即热轻物质上升)的证据(张晶等,1998,2001;
张永仙等,2000;
祝意青等,2015;
李军辉等,2021)。
若将图 4 各重叠段理解为高导层两侧高阻体相互拆离滑动事件的滑动面,则这些重叠段就是坚固体周边中—下地壳和上地幔的高阻体对坚固体的一系列带有上拱性质的推挤或撞击的结果,每次推挤或撞击的持续时间为1d至数天(每个重叠段异常是2次推挤或撞击的结果),具体持续时间视重叠段首尾2次感应电流的时间间隔。这种推挤撞击是坚固体孕震模式中能量向硬包体集中和转移的最直接、 最形象的解释,其结果就是坚固体的应力越来越高,累积能量也越来越高。若地震空区的围空地震是震前发生在中—上地壳的能量向坚固体运移的事件,那么重叠段异常则是发生在中—下地壳和上地幔的能量向坚固体运移的事件。
关于第2个作用,坚固体孕震模式没有给出临震阶段热流体侵入震源体孕震断层的具体作用,也没有给出这方面的直接证据。近年来的研究表明,震源体孕震断层内的流体对地震的发生主要有2个方面的作用:
1)断层内的自由水将使断层的摩擦强度降低;
2)断层内存在密封高压流体,密封高压流体的压力随着震源体压力的增加而增加,断层摩擦强度随密封高压流体压力的增大而降低,当密封高压流体的压力达到静岩压力时,断层将突然滑动,导致地震发生。依据上述第1个作用,深部上涌进入震源体孕震断层内的高压热流体丰富了断层内的自由水,进一步降低了断层摩擦强度,促进地震的发生,这可能是临震阶段深部热流体侵入震源体孕震断层内的具体促震作用(Küsteretal.,1999;
周永胜等,2009,2014;
韩亮等,2012,2013;
张媛媛等,2012)。但是,断层内存在的密封高压流体的压力达到静岩压力导致的断层突然滑动则可能是导致地震发生的更为重要的原因。在临震阶段,震源体孕震断层内的各个密封高压流体不会同时破裂,早期破裂的密封高压流体会在断层内向周边其他地方渗透,加之深部上涌进入断层内的高压热流体及断层内原有的自由水,可能使得断层内遍布自由水,并在震源体孕震断层内形成具有临震意义的高导电流通道。因此,临震阶段断层内的高导电流通道可能是真正意义上的临震异常,这是重叠段异常对坚固体孕震模式的最后一个完善内容。发现临震阶段断层内的高导电流通道对地震的短临预报具有现实意义。
本文基于强震前1~3a出现的短时间原地重现的线状集中分布地磁日变化感应电流的重叠段围空现象及其与强震前的地震空区关系,以及重叠段异常产生的机理,丰富完善了坚固体孕震模式。获得的主要结论如下:
(1)强震前1~3a出现的重叠段异常会出现围空现象,重叠段空区是一个体量较大的高阻体,是坚固体孕震模式中的坚固体(硬包体),重叠段空区和地震空区是坚固体基于不同物理探测方法在不同深度分布范围探测的结果,地震空区给出了坚固体在中—上地壳的分布范围,重叠段空区则给出了坚固体在中—下地壳和上地幔的分布范围。重叠段空区在震前1~3a出现,是孕震模式第3阶段的异常;
地震空区在震前具有不同的阶段性,如于震前数十年形成背景空区(梅世蓉等,1996;
宋治平等,1999;
薛艳等,2018),于震前约1a再度形成空区。
(2)强震前1~3a出现的重叠段异常,是中—下地壳和上地幔高阻体之间出现带有上拱性质的相互拆离滑动事件导致的高阻体之间高导层出现的短时间高导电流通道,其中,上述拆离滑动事件是由深部热流体上涌引起的。它是坚固体孕震模式中发生在中—下地壳和上地幔的能量向坚固体运移的事件,而地震空区的围空地震是震前发生在中—上地壳的能量向坚固体运移的事件。
(3)依据近年来的地震高压流体实验结果,结合重叠段异常的机理分析认为,临震阶段震源体孕震断层内的各个密封高压流体不会同时破裂,孕震断层内原有的自由水、 早期破裂的密封高压流体以及深部上涌进入孕震断层内的高压热流体可能使得震源体孕震断层内遍布自由水,并在断层内形成有临震意义的高导电流通道,该高导电流通道可能是真正意义上的临震异常。显然,发现临震阶段孕震断层内的高导电流通道对地震的短临预报具有现实意义。
(4)重叠段异常探测发现的拆离滑动事件位于震源下方,该现象类似慢地震带位于地震带下方的现象,尽管目前尚不清楚慢地震与其上方地震的关系,但有学者认为滑移事件在闭锁板块表面产生了应力积累,滑移事件可能触发一次破坏性地震,即阵发性震颤和滑动的高发期可以产生一个地震的高发时段(Rogersetal.,2003;
高翔,2017;
Gaoetal.,2017)。以上有关慢地震的观点和地磁日变化感应电流线重叠段异常与地震的关系很类似,重叠段异常探测发现的拆离滑动事件可能是大陆下方有热流体上涌运移参与的类似板间慢地震或慢滑移(尹海权,2017),但这个推测还需要基于测震学原理的研究结果加以论证。
致谢全国地磁数据由中国地震局地球物理研究所国家地磁台网中心提供;
断裂数据来源于《中国活动构造图(1︰400万)》(邓起东等,2007);
文章部分图件采用GMT绘制(Wesseletal.,2013);
审稿专家对本文提出了宝贵的修改建议。在此一并表示感谢!