中國科學技術大學教授張海江研究組利用東太平洋海隆Gofar轉換斷層密集海底地震儀數據,首次發(fā)現受半日潮調制的諧波震顫信號,并揭示斷層存在“封存-增壓-破裂-排�”的周期性循�(huán)。相關研究成�6�26日以“首次�(fā)�”形式在線�(fā)表于《科學》雜��
海洋轉換斷層是連接擴張洋脊的走滑邊�,長期被視為簡單�“保守�”板塊邊界。但近年證據顯示,這類斷層可能受巖漿和熱液活動共同作用,具有復雜的三維結構。震顫是一種持�(xù)的非脈沖地震信號,對潮汐等微小應力高度敏�,可用于追蹤斷層內的流體活動。然�,轉換斷層內是否存在震顫信號,此前一直缺乏直接觀測證據�
研究團隊利用2019—2022年布設的海底地震臺陣數據,在Gofar轉換斷層識別出持�(xù)的諧波震顫信�,其源區(qū)位于海底以下�4.5公里,恰好落在先前推斷的“地震障礙區(qū)”——該區(qū)域能阻止大地震傳播,卻密集分布著微震活動�
研究�(fā)��2020�9月一�4級地震前,震顫振幅與半日潮汐高度相關,表明斷層處于近臨界狀�(tài)。地震發(fā)生后,相關性迅速減弱,微震激�,波速比快速反�——反映破裂打開了封閉裂隙,排出氣體并注入液�。數周后,隨著礦物沉淀逐步愈合裂隙,相關性緩慢恢�,開啟新一輪循�(huán)。該模式在后�(xù)多次地震中重復出��
基于此,研究團隊提出“閥門�”循環(huán)模型:封存階�,礦物沉淀封閉裂隙,深部巖漿持�(xù)產生揮發(fā)氣體,孔隙壓力升�,系�(tǒng)對潮汐高度敏�,產生震�;破裂階段,地震打開裂隙,排出氣體,削弱潮汐-震顫耦合,觸�(fā)微震;封存恢復階�,礦物沉淀再次愈合裂隙,系�(tǒng)回到封存狀�(tài),循�(huán)重啟�
Gofar轉換斷層上的震顫-潮汐相關� 中國科大供圖
該研究首次在海洋轉換斷層�(fā)現潮汐調制震�,表明轉換斷層并�“保守�”板塊邊界,而是受流�、潮汐和巖漿共同調控的動�(tài)系統(tǒng)。該成果為認識海洋轉換斷層力學機制和地震危險性提供了新范�,對深海熱液系統(tǒng)和成礦研究也具有啟示意義�
中國科大為論文第一單位。博士生楊浩為第一作�,張海江為通訊作�,南方科技大學研究員葉玲玲為合作者。本工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等項目資助。(來源:中國科學報 陳歡歡)
相關論文信息�https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed5665