2011, Vol. 54
2. 中国科学院研究生院地球科学学院,北京 100049;
3. 中国科学院计算地球动力学重点实验室,北京 100049
2. College of Earth Science, Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Key Laboratory of Computational Geodynamics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
全球范围的中深源地震主要发生于俯冲板内，且震源机制显示主应力轴以平行于俯冲方向为主[1， 2].不过，俯冲带应力状态因地理位置不同而变化，并且同一俯冲带的不同深度处的应力状态也不同，例如，新赫布里底、智利、新西兰北岛等中源深度以沿俯冲方向的拉张(Down-Dip Tension, DDT)应力为主，最深部以沿俯冲方向的压缩(Down-Dip Compression, DDC)应力为主；而汤加、伊豆-小笠原、日本本州等俯冲带70km 以下部分以沿俯冲方向的压缩应力为主[1~5].然而，俯冲带实际上呈现更为复杂的应力状态，有的应力主方向可能还偏离了俯冲方向[3~5].近年来，在环太平洋大多数俯冲带内都发现双地震带(Double Seismic Zones, DSZs)，即同一俯冲带内发生的中源地震在空间上大致分布在上下近乎平行的两层内，这两层地震带之间几乎不发生地震(以下简称无震带)，上下两层地震的震源机制或不同或相同也因地而异[6~19]，有的甚至还可以进一步分为三层[20~22].双地震带的存在及发现极大地改变了先前对俯冲板片某深度段内呈现单一应力状态的认识[1， 2， 4， 5].
根据前人的研究结果以及通过全球地震震源机制解目录确定的应力状态，可以大致将双地震带分为两类[14， 23~26]，‘I 型'(TypeI)和‘II 型'(TypeII).其中，‘I型'表现为上下层分别为沿俯冲方向压缩和沿俯冲方向拉张的应力状态，层间距大约为20~40km, 该间隔随俯冲深度增加逐渐减小，到大约200km 深度完全汇合[6， 7， 24~26].日本本州东北、日本关东、千岛-堪察加岛弧、马里亚纳、汤加中源深度存在的双地震带属于此类.‘II型'(TypeII)的地震震源分布较浅，层间距较小(一般小于15km)且汇合深度大约为150km, 上、下层应力状态几乎相同，常伴有横向压缩和DDT 分量，并因俯冲带而各异.台湾东北、智利北部、阿拉斯加CookInlet地区、新西兰北岛、卡斯卡底(Cascadia)、新不列颠俯冲带内的双地震带可划为该类型[14， 24~26]，详见图 1.
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图 1 本文39个双地震带剖面，蓝色框（细线）为剖面区域，中间线（粗线）为剖面位置，其中红色的为I型，粉红色为II 型，蓝色为DDT/DDC，新西兰（标记为‘NZL'未包含在本文分析之中.数字为对应剖面的序号，见表1.板块简称及对应 板块分别为：AN,南极洲板块；AU，澳大利亚板块；EU，欧亚板块;JF,胡安德富卡板块；IN,印度板块；NA，北美板块；NZ，纳斯卡板块；PH，菲律宾海板块；SA，南美板块 Fig. 1 Regional profiles of 39 double seismic zones, each rectangle (thin in blue) denotes region of one profile，the middle thick lines are the profiles for DSZs，of which Type I DSZs are in red，Type II DSZs are in magenta，and those with DDT/ DDC are in blue， while New Zealand (NZL) is excluded. Plate abbreviations are AN， Antarctic ； AU， Australia ； EU， Eurasia； JF，Juan de Fuca； IN，India； NA，North America； NZ，Nazca； PH, Philippine Sea plate； SA, South America |
另一方面，根据应力状态、俯冲角度及弧后变形模式的差异，全球俯冲带可以粗略地分为智利型和马里亚纳型[27~29].前者俯冲角度小，并且弧后压应力垂直于海沟，包括日本、千岛群岛等；后者俯冲角度较深，弧后张应力垂直于海沟，包括马里亚那、汤加等.年龄通常被认为是控制俯冲角的主要因素，即古老更致密的海洋板块将以高角度俯冲，而年轻板块将以低角度俯冲[28~33].不过，俯冲角度的不同会导致其他俯冲带参数的相应变化，包括俯冲速率、上覆板块速度、海沟迁移、弧后形变特征等[29， 32~36]，造成俯冲板片应力状态的差异，并进而改变上覆板块与俯冲板块的耦合程度.此外，大量的研究表明，脆性岩石层的厚度一般会随着板块年龄增加而增大，但几乎不会超过岩石层厚度的一半[3， 17， 18， 37].
值得注意的是，大部分学者所定义的上下两层地震带之间的距离(下文称为层间距，LS)都是指俯冲板片地震带开始出现分层处的垂直间隔或无震带厚度[11， 14， 16， 19， 24]，层间距应该不会超过脆性岩石层厚度.不过，到目前为止，还没有层间距与俯冲参数关联关系的讨论.此外，虽然科学家们提出很多种模型，包括板块弯曲-伸直[6~9， 17， 18， 20， 21]、热应力[22]、脱水脆化[16， 24~26]等以解释俯冲带形成分层应力的条件[23， 38].这些模型部分地解释了双地震带应力特征，却未讨论俯冲参数的影响.那么，双地震带特征(包括层间距、应力状态)与俯冲参数之间有没有关联呢?或者更确切地说，双地震带特征可能受哪些俯冲参数影响呢?为此，本文将讨论层间距、双地震带分类特征(应力状态)与俯冲参数的相关性，这些参数包括俯冲热参数、板片拉力、俯冲板块速度、上覆板块运动速度、海沟迁移速度、弧后变形特征等.
2 数据 2.1 双地震带层间距前人的研究似乎表明，大多数双地震带层间距随年龄的增减而增减.例如，第一个确定的双地震带，即日本东北双地震带，其层间距约为30km, 对应的太平洋板块在日本海沟处年龄约为130Ma[6， 7， 24， 26]；在日本南海地区，双地震带层间距约为10km, 而菲律宾海板块在该海沟处年龄约20Ma[10， 11].不过，在勘察加半岛至千岛海沟，情况却与此不同，这里太平洋板块年龄自北向南增加[33， 39]，而该俯冲带内三处双地震带的形态特征(包括层间距、最大延伸深度)却均与日本东北相近[12， 13， 15].这可能由年龄或者地震定位的不确定性引起.这些研究主要通过区域地震台网获得的相对地震定位，以确定双地震带特征.借助密集分布的区域地震台网，能够很好地刻画台网区域下方是否存在双地震带.不过，由于下层地震带地震活动性较差且易受地震定位精度的限制，由区域台网根据近震确定的双地震带会由于数据来源不同而造成双地震带层间距的差别[16， 19].
最近，Brudzinski等(2007)[19]利用全球尺度地震目录，通过将震源坐标沿着垂直于俯冲方向进行旋转，获得全球观测尺度下统一标准的31处双地震带分布及其层间距，并推断双地震带层间距与板块年龄成正比.这进一步表明板块年龄的重要性，并在一定程度上消除地震定位精度及不同区域台网观测所造成的偏差.不过，到目前为止，地震定位精度仍然在10km 左右，这成为利用全球地震目录分辨小于10km 间隔的双地震带的最大技术难题[16， 23， 24].而实际上已有很多研究发现胡安德富卡等板块俯冲形成小于10km 间距的双地震带，例如在胡安德富卡板块[40， 41]及纳斯卡板块[42~45]均发现小于10km层间距的双地震带，并且这些双地震带层间距与年龄之间有某种依赖关系[19， 24~26].本文将勘察加-千岛四处、胡安德富卡两处、纳斯卡板块两处共8个双地震带以及文献[19]提供的31个双地震带(剔除了新西兰)共39组双地震带(图 1，表 1)作为双地震带层间距数据.
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表 1 全球39个双地震带特征参数及对应俯冲参数 Table 1 Features of 39 double seismic zones and subduction parameters |
这39个双地震带所采用的年龄数据来自不同的参考文献，本文根据文献[39]最新海洋岩石层年龄数据age.3.2.xyz(http://www.earthbyte.org[2010-01-09])对这些双地震带的年龄进行重新估计.其中，26个俯冲带现今海沟处年龄(A)直接来自文献[39]最新年龄数据.而其他13个在文献[39]数据库中则没有值，以文献[33]的数据为约束，有8个可以通过文献[39]数据集内插得到，而其他5 个则分别引自文献[19]和(或)文献[46].而中美洲、汤加俯冲带年龄数据又通过文献[46]数据进行整体约束.新不列颠俯冲带年龄为31 Ma, 而其实际年龄可能大于60 Ma[33， 47]，详见表 1.
2.3 其他俯冲参数这39个俯冲带所覆盖的区域与文献[46]给出的73个剖面重叠，而这些相邻剖面的俯冲参数相差不大，本文将直接从这些剖面中挑选出与双地震带剖面重合的部分作为俯冲带参数数据，包括板片形态、俯冲速度、海沟迁移速度、弧后形变模式等，加上板块年龄共15个俯冲参数(表 1).
板片的几何形态参数包括浅俯冲角αs、深俯冲角αd、长度L、最大俯冲深度Dm, 其中浅俯冲角是指125km 深度以上部分的平均俯冲角度，深俯冲角则为125km 深度之下部分的平均俯冲角度，俯冲长度则为俯冲带整体长度，深度则为观测到俯冲板片的最大深度(不以地震深度为限，而以地震深度、地震层析成像结果所确定的最大俯冲深度为准).俯冲板片的温度由于热传导而被加热，但等温线的最大深度与竖直下降速度和板块厚度平方的乘积成正比，而板块厚度则与年龄平方根成正比[48]，据此提出热参数概念φ =Avsinα，即板块年龄A与竖直俯冲速率v及俯冲角α 正弦的乘积，以强调温度作为深度的函数而不是沿着俯冲的长度的函数，为解决温度压力条件与深源地震等问题提供了方便[49， 50].板片拉力Fsp =
图 2为俯冲参数示意图.Vup为上覆板块速度垂直于海沟的运动速度，向海沟为正，远离海沟为负.Vsub为俯冲板块速度，向海沟为正，背离海沟为负.Vt 为海沟迁移速度，数值上等于上覆板块速度与弧后变形速率Vd 之和，向海洋运动为正(海沟前移)，背离海洋运动为负(海沟后撤).Vcp为主要板块收敛速度，即上覆板块与俯冲板块相互运动速度，数值上等于上覆板块与俯冲板块速度之和.Vc 为俯冲速度，即海洋岩石层俯冲进地幔的速度，数值上等于海沟迁移速度与俯冲板块速度之和.这些速度通过太平洋固定热点参考框架HS3-NUVEL1A [51]确定，即假设在过去5.7 Ma内热点没有净移动，并且下地幔运动要远小于上地幔.Vd 为弧后盆地扩张或收缩速度，向海沟方向，即扩张为正，通过发生在上覆板块且震源深度在40km 以上地震的震源机制解确定，仅定性地将弧后盆地划分为活跃的弧后扩张(E3)至活跃的弧后收缩(C3)共7 个类别[32]，并且本文没有考虑海沟增生或侵蚀的影响，文中将用UPS表示.
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图 2 与俯冲有关的参数示意图 (据 Lallemand 等，2005 [46]) Fig. 2 Schematics of subduction parameters (refers toLallemand et al.，2005[46]) |
板块年龄主要反映了俯冲带的动力学特征，而俯冲板块速度、上覆板块运动速度、海沟迁移速度、弧后变形等则是其运动学特征，这两种特征共同反映了俯冲带的动力机制、两运动板块间耦合关系.俯冲热参数、板片拉力则是动力学、运动学特征及形态特征的综合体现，但主要还是反映了板块年龄的动力学特征，因而也属于动力学参数.
3 双地震带特征与俯冲参数的相关性讨论表 2给出层间距、上下层应力状态与其他俯冲参数的相关系数R，据此可以判断这些参数之间的相关性.
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表 2 双地震带特征参数与俯冲参数的相关系数 Table 2 Correlation coefficients among DSZsr features and subduction parameters |
表 2中与浅俯冲角相关性系数较大的参数包括层间距(R=0.51)、深俯冲角(R=0.60)、俯冲板块速度(R=0.54)、竖直俯冲速度(R=0.73)、热参数(R=0.62)、上覆板块速度(R=-0.56)、弧后形变(R=0.68).由于俯冲角与年龄的关系非常复杂，二者的相关系数较小(R=0.46).深俯冲角与浅俯冲角可以互相换算，二者相关系数较高.同样，热参数是竖直俯冲速度的函数，而竖直俯冲速度是俯冲角度的函数，因此热参数与俯冲角的相关性也较高.不过，上覆板块速度、上覆板块性质及弧后形变特征均为独立变量，将在3.3和3.4部分中讨论.
图 3给出双地震带层间距、应力特征与俯冲特征参数的关系.其中图 3a显示，除台湾和赫布里底之外，大部分II型双地震带都发生在浅俯冲角度小于30°的俯冲板内；而除纳斯卡(NZ1、NZ2)和日本东北(JAP)之外，I型双地震带的浅俯冲角度都大于30°.图 3b显示，I型双地震带倾向于发生在深俯冲角大于40°的俯冲带内，II型双地震带发生的角度分布于20°~83°之间.图 3c显示大部分板片的最大俯冲深度超过670km, 不过双地震带类型及层间距均不受最大俯冲深度的限制.同样，板片长度也不能反映双地震带特征(图 3d).值得注意的是，虽然层间距整体上随着浅俯冲角和深俯冲角增大(减小)而增大(减小)，但分布较为分散，不能用简单线性关系进行描述.
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图 3 双地震带特征与俯冲形态特征的关系 (a)浅俯冲角；（b)深俯冲角；（c)最大俯冲深度；（d)俯冲板片长度.底部框为图例，包括各双地震带符号及对应名称、应力状态，其中DDC 为 Down-Dip Compression; DDT 为 Down-Dip Tension; ASC 为 Along Strike Compression; AST 为 Along Strike Tension;DDC/DDT 形式表示上、下层各自的应力状态（见表 1).图 4至图 7的图例与本图相同. Fig. 3 Relationships between DSZs´ features and subduction geometry. (a) Shallow dip angle； (b) Deep dip angle； (c) Maximum depth； (d) Length. Legend shows the symbol of DSZs and corresponding name and stress state； DDC-Down-Dip Compression； DDT-Down-Dip Tension； ASC-Along Strike Compression； and AST-Along Strike Tension (Table 1 for details). The legendsofFig. 4～7are as same asFig. 3 |
上覆板块速度与浅俯冲角的负相关关系表明:上覆板块向海沟运动越快，则俯冲角越小；相反，向陆地运动速度越大，则俯冲角越大(图 4a).这似乎很不好理解，为什么上覆板块向海沟运动越快，俯冲角反而越小呢?上覆板块与俯冲板块是相互作用的，当上覆板块速度(向海沟为正)较大时，俯冲板块速度相应减弱，此时俯冲板片还没来得及俯冲进更深地幔，于是表现为较小的俯冲角；相反，上覆板块速度较小时，俯冲板块速度相对变大，俯冲板片受上覆板块及地幔的阻挡而更容易在垂向上俯冲，形成较大俯冲角[4， 27~30].
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图 4 浅俯冲角与（a)上覆板块速度、（b)弧后形变特征的关系 Fig. 4 Relationship between DSZs´ features and (a) overriding plate velocity and (b) deformation pattern of back-arc basin |
图 4b显示弧后扩张与高角度俯冲有关，而弧后收缩则与低角度俯冲有关.上覆板块与俯冲板块接触区的性质，在俯冲过程中由智利型强耦合逐渐转变为马里亚那型弱耦合，弱耦合造成海沟后撤并伴随弧后扩张[27， 29].另外一种可能就是俯冲板片闭锁，此时，上覆板块运动将控制弧后盆地是扩张还是收缩[33].
3.2 动力学参数虽然年龄对俯冲角的作用似乎很有限，但其与层间距相关系数却最大，R=0.83，而热参数、板片拉力与层间距的相关系数分别为R=0.79 和R=0.63(表 2).图 5 给出年龄、俯冲热参数、板片拉力与双地震带特征的对应关系，其主要特征如下:
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图 5 双地震带特征与（a)板块年龄、(b)热参数、（c)板片拉力的关系 Fig. 5 Relationship between DSZs´ features and (a) plate age, (b) thermal parameter and (c) slab pull force |
(1) 年龄较古老(大于60 Ma)的板块形成上层压性应力的双地震带，包括千岛、汤加、日本东北、伊豆-小笠原、马里亚纳、爪哇等.其中，又可以分为两部分:
i) 16个I型双地震带主要位于年龄大于40Ma的俯冲带内，除了纳斯卡(NZ2)，其余15 个年龄均大于60 Ma, 包括纳斯卡(NZ1)、菲律宾海(PH1)、阿留申(CA1、CA2)、千岛-勘察加(SKUR、KUR、Kam1、Kam2、Kam3、Kam4)、日本东北(JAP)、北马里亚纳(NMA)、苏门答腊-爪哇(SUM2、JAV1)、新不列颠(NB1)、汤加-克马德克(TON、KER)；虽然新不列颠(NB1)年龄可能在60 Ma左右[47]，其实际年龄为83 Ma[39].
ii) 上层处于压应力、下层为其他应力状态的双地震带，其板块年龄也都大于45 Ma, 如伊豆-小笠原(NIZ、SIZ)上下层分别为ASC/DDC；爪哇(JAV2)也可能上下层为ASC/DDT，年龄68 Ma, 苏门答腊(SUM2)可能为DDC/DDT 及AST/DDT共存.
(2) 13个上下层均为DDT 的II型双地震带主要位于年龄小于60Ma的俯冲带内，包括胡安德富卡(JF1、JF2)、墨西哥(ME1、ME2)、纳斯卡(CC1、CC2、NC1、SC1、PE1)、台湾东北(TW)、苏门答腊(SUM1)、阿留申(WA1)、赫布里底(HEB).其中，除了赫布里底，其他热参数小于3000km(图 5b).
不论俯冲速度还是板片长度的影响都比年龄小(对应相关系数小，分别为R=0.40，R=0.17)；而年龄为独立变量，且不依赖于其他任何因素.因此，热参数及板片拉力对层间距的影响可能直接反映了板块年龄的影响.整体上层间距与年龄关系的线性表达式为LS=6.46+0.151A，表明板块年龄越大，层间距越大(图 5a)，不过这种线性关系似乎不能描述海洋岩石层最初俯冲时(或年龄小于10 Ma时)所形成的双地震带层间距[40~45](该部分将另文讨论).
3.3 运动学参数图 6 给出双地震带特征与6 个运动学参数的关系.其中，层间距与上覆板块速度呈负相关(R=-0.54).图 6a显示，当上覆板块向海沟运动速度越大，DSZ层间距越小；当上覆板块向海沟运动越小或背离海沟运动速度越大时，DSZ 层间距越大.同时，当上覆板块背离海沟运动时，双地震带的应力状态呈现I型特征；而向海沟运动时，双地震带呈II型特征.这与上覆板块运动对浅俯冲角的影响相一致，即上覆板块速度较小时，易于形成高角度俯冲，板块弯曲程度较大，在深部更容易受板片拉力作用，表现为伸直作用，形成上下表面附近的压性和张性应力带；而当上覆板块速度较大时，易于形成低角度俯冲，板片内受到伸直作用影响较小，而受温度影响更大，形成两个张性应力带.
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图 6 双地震带特征与（a）上覆板块速度、（b）俯冲板块速度、（c）收敛速度、(d）海沟迁移速度、（e）竖直俯冲速度、（f）主板块收敛速度的关系 Fig. 6 Relationship between DSZs´ features and velocity of (a)overriding plate, (b) subducting plate,(c) convergence, (d) trench migration, (e) vertical convergence and (f) convergence of main plats |
层间距与俯冲板块速度正相关(R=0.75)，其线性关系LS=7.124+0.163Vs 较明显，即俯冲板块向海沟运动速度越大，层间距越大；反之，俯冲板块向海沟运动速度越小，层间距则越小.同时，当俯冲板块速度大于60 mm·a-1时，形成I型双地震带；当俯冲板块速度小于60mm·a-1时，则易于形成II型双地震带(图 6b).
上覆板块与俯冲板块的运动相互耦合，当海沟两侧板块同时向海沟运动时，或者两侧板块相对海沟的运动速度出现差别时，层间距该如何判断呢?这些情况下需要考虑收敛速度(图 6c)、海沟迁移速度(图 6d)对层间距特征的影响.
层间距与收敛速度呈相对较弱的正相关(R=0.36).图 6c显示，层间距整体趋势随收敛速度增减而增减，图 6e显示，II型双地震带倾向于出现在竖直收敛速率小于45mm·a-1的板片内，而I型则主要出现在大于40mm·a-1的板片内.这反映了俯冲速度对双地震带特征的主导作用.不过，双地震带的分类特征却不能用收敛速度予以描述，并且海沟迁移速度的影响不可忽略.
层间距与海沟迁移速度呈负相关(R=-0.54).图 6d表明，海沟后撤速度增大时，层间距增大；当海沟后撤速度减小或海沟前移速度增大时，层间距减小.I型双地震带主要出现在海沟后撤的俯冲带内，而II型双地震带则主要发生在海沟前移的俯冲带内，并且I(II)型层间距随着海沟后撤(前移)速率增大而增大(图 6d)，这种趋势与上覆板块的作用非常一致.
这是否反映了海沟迁移速率受上覆板块影响更大呢?最近，Heuret和Lallemand(2005)[32]的统计结果表明，海沟迁移速度主要受上覆板块绝对运动速度的影响，上覆板块运动导致海沟迁移，海沟迁移速度与上覆板块运动速度方向一致，却总小于上覆板块运动速度[31].不过，海沟后撤速度也与俯冲板块速度有关，已有流体动力学实验结果显示，海沟后撤速度随着俯冲板块速度增加而降低，较低的俯冲速度对应快速的海沟后撤；而较高的俯冲板块速度，会由于板片与地幔间断面相互作用而造成海沟后撤与海沟前移交替进行[52].Schellart(2008)[53]运动学模型及统计结果表明，后撤海沟所对应的俯冲速度比前移海沟的俯冲速度快，似乎表明负浮力的增大等更利于俯冲的条件，促进海沟后撤[54].这些不同研究实际上指向同一个问题，即海沟迁移速率取决于上覆板块速率还是俯冲板块速率是有条件的，这也致使主板块之间收敛速度不能分辨双地震带类型(图 6f).因此，海沟迁移速度对双地震带层间距的影响实际上反映了俯冲板块速度、上覆板块速度的共同作用.
Lallemand等(2005)[46]运动学参数统计结果显示，75%的海洋俯冲带上覆板块决定着弧后形变特征，后退的上覆板块更倾向于发生弧后扩张，而前进的上覆板块则发生弧后收缩.因此，弧后变形场特征反映了上覆板块与俯冲板块间的耦合程度.这与层间距与弧后形变特征的正相关性(R=0.18)相一致，即层间距随着弧后扩张程度增加而增加，随弧后扩张程度减小(或弧后收缩程度增大)而减小(图 7a).不过，弧后扩张形成之后，扩张速率将不再受上覆板块运动的限制[33].另外，弧后扩张倾向于发生在俯冲板块年龄大于55 Ma的俯冲系统，弧后扩张是否停止却不受年龄限制.此时，双地震带的应力状态将不受弧后形变特征的影响.
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图 7 双地震带特征与（a)弧后形变特征、(b)上覆板块性质的关系 Fig. 7 elationship between DSZs´ features and (a) back-arc basin deformation pattern, and (b) the nature of the overriding plate |
实际上，上覆板块速度、俯冲板块速度、海沟迁移速度在数值上依赖于不同参考框架.Schellart(2008)[53]通过7 个不同的参考框架对这些速度进行计算，包括热点参考框架(热点轨迹是在核幔边界形成的地幔柱上升至地表所产生，Indo-Atlantic运动热点[55]，太平洋固定热点[51， 56]，全球固定热点参考框架[57]、无整体旋转参考框架[58， 59]、南极洲板块参考框架[60].不过，这些不同的全球参考框架下计算的海沟迁移速度、上覆板块速度、弧后形变等均存在冲突[61]，这造成参考框架选取的难度[53].即便如此，这些运动学特征可能与作用于俯冲带的力所需的平衡条件有关，或者与俯冲岩石层与上地幔的黏度差别造成的耦合程度有关[52]，这超出了本文范围，需后续研究进行讨论.就目前的认识而言，地表运动特征、俯冲板片性质、地幔横向流动对板片、地幔楔的作用等共同驱动并调制着弧后形变模式[27， 32， 33]，而双地震带层间距与弧后形变的相关性可能反映了上覆板块及俯冲板块相互运动模式对弧后变形场特征的调控作用，这也使得层间距与收敛速度之间的相关性不明显(图 6c).
3.4 上覆板块性质双地震带所在俯冲带的上覆板块为大陆型的共32个(表 1，图 7b)，海洋型的共有7个(NB1、HEB、TON、KER、SIZ、NMA、SMA).海洋型处的双地震带层间距都大于15km.而Brudzinski等(2007)[19]提供的32组数据中，大陆型除(JAP、NIZ、JAV2、WA2)层间距大于20km 之外，其余层间距均小于20km.上覆板块的性质似乎决定了双地震带层间距的上下限，其中大陆型上覆板块所对应的DSZ 层间距小于20km；而其余8个海洋型对应DSZ 层间距则大于15km.如果此推论成立，洋-陆俯冲带内形成的双地震带的层间距可能需要修正，这当然也包括根据不同区域台站确定的双地震带，如CC2、KUR、Kam2、Kam3、Kam4[12~16].
4 结论俯冲带的运动学特征相互耦合，层间距与海沟迁移、弧后形变的相关性可能反映了上覆板块及俯冲板块相互运动模式的调控作用，然而，根据本文的讨论，仍不足以判定上覆板块还是俯冲板块对双地震带特征的贡献更大.即便如此，我们也能获得关于双地震带特征演化过程的初步推测:对于不同的俯
冲带系统，当上覆板块速度较小时，俯冲板块速度对板内应力状态(双地震带特征)的贡献相对变大，俯冲板片受上覆板块及地幔的阻挡，而更容易在垂向上俯冲，易于形成高角度俯冲，板块弯曲程度较大，深部更容易受板片拉力作用，表现为伸直作用，形成上下表面附近的压性和张性应力带，即I型双地震带；相反，上覆板块向海洋方向运动且速率较大时，俯冲板块速度对板内应力的影响相对减弱，表现为海沟后撤，板片易于低角度俯冲，板片内受到伸直作用影响较小，而受温度等因素的影响更大，形成两个张性应力带，即II型双地震带.不过，俯冲板块的运动速度通常受控于海洋岩石层在海沟处的年龄[62]，并且板内温度场则更多地受到俯冲热参数的控制[48~50]，因此动力学因素更能反映双地震带特征的差异.
综合上述分析，我们得到以下推论:(1)I型双地震带易形成于年龄较古老(>60 Ma)的俯冲板块，其层间距主要与年龄、俯冲热参数、板片拉力等动力学参数有关；(2)II型双地震带则出现在较年轻(＜60 Ma)的板块，其层间距及应力状态不但受到动力学因素控制，还受局部应力场的影响；(3)当热参数大于5000km 时仅能形成I型双地震带，而热参数小于5000km 时，两类双地震带都能形成；(4)上覆板块的性质可能决定了双地震带层间距的上下限，其中大陆型上覆板块所对应的DSZ 层间距小于20km；而海洋型对应DSZ层间距则大于15km；如果此推论成立，双地震带的层间距可能需要修正.
需要指出的是，本文的结果只能对目前所能观测到的双地震带特征进行描绘.另外，在帕米尔-兴都库什地区也发现二层分布的地震带，经重定位结果表明，该双地震带是分别位于两个相互碰撞的俯冲带[63]，这与本文所述及的发生在单个板块内的双地震带有明显差别，因此本文没有予以讨论.不过，这种分布于陆内俯冲带的双地震带似乎更加表明俯冲带演化过程的复杂性和多样性，而本文基于有限观测样本得出的推测，能否用于未知(或将来可能被发现的)双地震带特征的描述，还有待更多资料的获得及其更深入的研究，包括更多观测以及数值模拟等方面的验证.即便如此，本文关于双地震带特征的探讨有助于了解俯冲过程不同(特定)应力状态的动力学演化信息，对于更深入研究板块构造提供了新的约束和契机.
致谢澳大利亚悉尼大学EarthByte研究小组公开提供的最新洋底年龄数据，马瑾、周蕙兰、宁杰远、张忠杰、章文波、丁志峰对本研究提出建设性建议，匿名审稿人提出的很多宝贵意见，为完善本文大有裨益，在此一并表示感谢.
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