李家彪研究员课题组在慢地震成因机制研究方面取得新进展

南京大学中国南海研究协同创新中心李家彪研究员研究团队在俯冲洋壳的榴辉岩化及其与慢地震成因机制之间的关系研究方面取得重要进展。研究成果以“Eclogitization of the Subducted Oceanic Crust and Its Implications for the Mechanism of Slow Earthquakes” 为题在线发表在Geophysical Research Letters(https://doi.org/10.1002/2017GL074945)上。该论文的第一作者为南京大学地理与海洋科学学院王新洋博士生,通讯作者为王新洋博士生和日本东北大学赵大鹏教授。

近年来,各种各样的慢地震现象在多处环太平洋俯冲区被发现。研究者们普遍猜想它们有可能是发生耐震滑动和灾害性大地震的前兆。对慢地震的研究能够帮助我们更好地理解俯冲系统中的孕震过程,并且通过对慢地震的监测有可能做到地震预测。然而,目前对于慢地震的发震机制认识的仍然不清楚。李家彪研究员研究团队采用三维地震层析成像技术,选取对慢地震监测比较好的西南日本Nankai俯冲带进行成像研究。结果中非常清楚地成像出菲律宾板块俯冲洋壳的空间延伸和变化情况,它表现为低速、高泊松比异常层,在50千米深度左右消失。它的消失主要归因于洋壳的榴辉岩化和洋壳中脱水流体被消耗。而慢地震通常主要发生在地幔楔角处的俯冲洋壳中。我们认为俯冲洋壳的榴辉岩化过程弱化了洋壳的强度,另外,以莫霍面为界,俯冲板块上表面透水性的由低变高使得俯冲洋壳中静岩压流体被消耗,这两个过程对慢地震的产生起着关键作用。深部慢地震的可能发震机制为脱水洋壳为了响应洋壳榴辉岩化及短暂的应力场变化在转换带附近的破裂和剪切滑动,而上覆板块的莫霍面深度则是影响慢地震发震深度范围的重要影响因素。俯冲洋壳的提早破坏是部分地区无慢地震发生的原因。

 

图1、P波,S波和泊松比成像结果展示。图中黑色和灰色十字分别表示常规地震和慢地震。黑色实线表示康拉德面和莫霍面,黑色虚线表示俯冲的菲律宾板块上表面。红色和蓝色分辨表示低速、高泊松比和高度、低泊松比,色标列于每列下方。

本研究得到了国家自然科学基金(91028006)和国际合作项目“全球变化与海气相互作用”(GASI-GEOGE-01)等项目的资助。

(地理与海洋科学学院 科学技术处)