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南海海洋所揭示流体侵入在地震孕育机制中的作用

2020-05-26 南海(hai)(hai)海(hai)(hai)洋研究(jiu)所
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语(yu)音播报

  中(zhong)国科学院南海(hai)(hai)海(hai)(hai)洋研究(jiu)所边缘海(hai)(hai)与大(da)洋地质重点实验室(shi)研究(jiu)员王志等在(zai)(zai)地震孕(yun)育机(ji)制相关研究(jiu)中(zhong)取得进展,揭示了(le)流体侵入在(zai)(zai)地震孕(yun)育机(ji)制中(zhong)发挥重要作用。

  地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动。诱发地震的因素众多,目前研究普遍认为,影响地震产生的主要因素包括地壳应力强度、断层构造形态、流体应力积累和温压条件等。流体侵入地震构造带的过程在地震触发及其破裂过程中发挥重要作用,但相关的机制较复杂,目前仍是未知和充满争议的。为了更好地诠释流体对地震的控制作用,研究人员以2008年汶川(chuan)地(di)震为(wei)例,通过研究震源区及(ji)(ji)地(di)震破裂(lie)带的(de)深部多参(can)数结构属性(纵、横(heng)波速度和泊松(song)比)变化、流体相识别和应力(li)场模(mo)拟分(fen)析,揭示了侵入震源区的(de)流体(包括部分(fen)熔融)对该地(di)震的(de)孕育及(ji)(ji)其破裂(lie)过程的(de)控(kong)制作用。 

  结(jie)果(guo)表明,汶(wen)(wen)川地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)发(fa)生在(zai)高(gao)(gao)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)波速(su)(su)度(du)和(he)(he)低(di)(di)(di)泊(bo)(bo)松比(bi)区(qu)域,在(zai)其震(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)(yuan)及破裂(lie)带(dai)的(de)(de)(de)(de)西(xi)侧(ce)中(zhong)(zhong)下(xia)地(di)(di)壳中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)一(yi)(yi)个(ge)(ge)明显(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)速(su)(su)和(he)(he)高(gao)(gao)泊(bo)(bo)松比(bi)异(yi)常带(dai),该(gai)异(yi)常带(dai)主(zhu)要由(you)来(lai)自青藏高(gao)(gao)原深部(bu)流(liu)(liu)体(ti)(包括(kuo)部(bu)分熔融)的(de)(de)(de)(de)侵(qin)入(ru)造(zao)成(cheng)。松潘甘孜板块与(yu)扬子克拉通持续剧烈的(de)(de)(de)(de)碰撞作用,导致这(zhei)些流(liu)(liu)变物质(如部(bu)分熔融)被持续地(di)(di)挤入(ru)到孕(yun)震(zhen)(zhen)(zhen)断层中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)脆弱区(qu)域,在(zai)降低(di)(di)(di)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)波速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)同(tong)时(shi)提高(gao)(gao)了岩石的(de)(de)(de)(de)泊(bo)(bo)松比(bi)。一(yi)(yi)旦流(liu)(liu)体(ti)沿(yan)着板块碰撞带(dai)不断聚(ju)集(ji),势(shi)必会增加震(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)(yuan)区(qu)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)体(ti)孔隙压力,从而促进断层摩擦行为和(he)(he)降低(di)(di)(di)岩石的(de)(de)(de)(de)机械强度(du)。这(zhei)样一(yi)(yi)来(lai),岩石破裂(lie)发(fa)生的(de)(de)(de)(de)临界条件可能(neng)(neng)被大幅降低(di)(di)(di),最(zui)终(zhong)在(zai)地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)构造(zao)带(dai)诱(you)发(fa)脆性形变(地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen))。此(ci)外,研(yan)究结(jie)果(guo)还显(xian)(xian)示(shi),龙(long)门山(shan)断裂(lie)带(dai)沿(yan)着汶(wen)(wen)川地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)破裂(lie)的(de)(de)(de)(de)方向上,在(zai)中(zhong)(zhong)上地(di)(di)壳存(cun)在(zai)两个(ge)(ge)低(di)(di)(di)速(su)(su)度(du)和(he)(he)高(gao)(gao)泊(bo)(bo)松比(bi)异(yi)常体(ti),分别位(wei)于汶(wen)(wen)川地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)向北东(dong)破裂(lie)过程(cheng)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)部(bu)和(he)(he)震(zhen)(zhen)(zhen)源(yuan)(yuan)区(qu)的(de)(de)(de)(de)西(xi)南侧(ce)。这(zhei)两个(ge)(ge)低(di)(di)(di)速(su)(su)和(he)(he)高(gao)(gao)泊(bo)(bo)松比(bi)的(de)(de)(de)(de)塑性体(ti)被认为是青藏高(gao)(gao)原下(xia)地(di)(di)壳塑性形变中(zhong)(zhong)部(bu)分熔融岩石上涌侵(qin)入(ru)了汶(wen)(wen)川地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)破裂(lie)区(qu)而引起。其中(zhong)(zhong),一(yi)(yi)个(ge)(ge)低(di)(di)(di)速(su)(su)、高(gao)(gao)泊(bo)(bo)松比(bi)异(yi)常体(ti)阻止了汶(wen)(wen)川地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)同(tong)震(zhen)(zhen)(zhen)滑移向西(xi)南方向发(fa)展,另一(yi)(yi)个(ge)(ge)则削弱了该(gai)破裂(lie)过程(cheng)向东(dong)北传播。可以假设,如果(guo)没有这(zhei)两个(ge)(ge)流(liu)(liu)体(ti)侵(qin)入(ru)体(ti)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai),汶(wen)(wen)川地(di)(di)震(zhen)(zhen)(zhen)可能(neng)(neng)将破裂(lie)整个(ge)(ge)龙(long)门山(shan)断裂(lie)带(dai),从而造(zao)成(cheng)更大的(de)(de)(de)(de)破坏(huai)。

  深部岩石在高温、高压环境下发生的部分熔融,形成了具有塑性形变特征的物质,侵入或底侵到地壳的脆弱区或断层中,是一种常见现象。它不但常发生在大陆区域,在海洋中也很常见。因此,该研究为深入认识流体侵入在地震孕育机制、地壳减薄和岩浆活动等问题提供了参考信息。相关研究成果以The role of fluids in the 2008 Ms8.0 Wenchuan earthquake, China为题,发表在Journal of Geophysical Research-Solid Earth上。研究工作获得国家自然科学基金重点和面上项目、第二次青(qing)藏科学考察的资(zi)助。  

南(nan)海(hai)海(hai)洋(yang)所揭示流(liu)体侵入在地(di)震孕育机制(zhi)中的作用

打印 责(ze)任编辑:张芳丹

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