海洋研究所洋壳俯冲断层强度的研究取得重要成果

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时间:2014-08-29  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  829日,《科学》(Science)杂志刊发了中国科学院海洋研究所高翔博士的最新研究成果“Strength of Stick-slip and Creeping Subduction Megathrusts from Heat Flow Observations”。该项研究由高翔博士和加拿大地质调查局太平洋地球科学中心王克林(Kelin Wang)教授合作完成,研究发现光滑洋壳的俯冲较粗糙洋壳的俯冲更易产生毁灭性的海底大地震。 

  环太平洋的深海底存在一个壮观的地形单元,即带状分布的海沟深渊,那里是一个板块向另一个板块下俯冲的地带,两个板块之间的俯冲面即为俯冲带大断层,由于构造运动活跃常常发生地震,因此也称地震发生带。俯冲带大断层可能产生对人类毁灭性的地震和海啸,如2004年印尼9.2级和2011年日本9级大地震及其引起的海啸都源于此类断层。因此,此类大地震的危险性分析和减灾设防工作,需要了解控制俯冲大地震生成的各类地球物理条件,其中俯冲断层强度与地震活动性的关系一直是一个亟需解决的问题。 

  通常人们认为断层强度越强产生的地震越大,而高翔博士和王克林教授却给出了截然相反的观点。在中国科学院战略性先导科技专项A等项目的资助下,高翔博士和王克林教授以热流实测数据为依据,首次发现有大地震发生的俯冲断层相对于蠕变滑动的俯冲断层生成更少的摩擦热,说明有大地震发生的俯冲断层强度更弱。    

  下图展示了本项研究的俯冲断层强度(视摩擦系数)与各俯冲带迄今发生过的最大板间地震震级的关系。研究人员认为俯冲洋壳的粗糙程度控制着俯冲断层的强度及地震活动性,光滑的俯冲洋壳导致更弱的断层可产生更大的地震。 

  图:俯冲断层视摩擦系数与已知最大板间地震震级的对应关系 

  1 – Northern Hikurangi, 2 – Manila Trench, 3 – Costa Rica, 4 – Kermadec, 5 – Nankai, 6 – Kamchatka, 

  7 – northern Cascadia, 8 –Japan Trench, 9 – Sumatra, and 10 – south-central Chile 

    

      这项研究为了解大地震的地质条件提供了崭新的思路,不仅对了解俯冲断层大地震的物理机制,而且对地震和海啸的防灾减灾工作有着重要作用。 

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