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    我国学者在慢地震发生机制研究方面取得进展

    日期 2020-10-12   来源:地球科学部   作者:程惠红  【 】   【打印】   【关闭

    图. 基于点源模型的地壳深部温压环境下,断层面的状态变量之滑动速度、应力和接触状态与温度的动态演化(上图显示各状态变量与温度之间的依赖关系;下图为各状态变量在三个慢地震中随时间的演化,温度状态的引入显示了地震过程的多元化。蓝色-黄色、红色-绿色、粉色和白色颜色分别代表对应于传统地震过程中的成核期、同震期、震后期和间震期的不同滑移阶段)

      在818棋牌官网项目(批准号:41674067、U1839211)等资助下,中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室王丽凤研究员与美国南加州大学西尔文·巴博特(Sylvain Barbot)教授合作,基于断层滑动的温度相依过程,对圣安德烈斯断层的深部动态破裂行为进行了数值建模,解释了近十年来观测的震颤和慢滑移事件,为深入理解中下地壳的断层失稳展示了一个新视角。研究成果以“热扰动对圣安德烈亚斯断层深部震颤的激发作用(Excitation of San Andreas tremors by thermal instabilities below the seismogenic zone)”为题,于9月4日发表在《科学进展》(Science Advances)上,论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/36/eabb2057。

      通常认为,在构造加载作用下,脆性上地壳突然释放能量,断层发生错动从而导致地震发生。然而,随着地震观测技术的提升,地震学家发现在中下地壳经常可以观测到一些小尺度的断层失稳(不稳定滑移模式),即慢地震。此外,在实验室和野外观测中均发现圣安德烈斯断层(全球地震观测密度和研究程度最高的地区之一)的中下地壳在其对应的温压范围内表现为以稳滑为特征的速度强化。那么在中下地壳深度发生断层稳滑的机理是什么呢?

      针对这一问题,该团队结合室内岩石实验、地震学及长期大地测量形变资料,获得了圣安德烈斯断层深部动态破裂行为和动态破裂特征。并且,结合数值计算分析发现,断层相对滑动过程中的剪切生热可以起到弱化断层的作用,从而为圣安德烈斯中下地壳的断层失稳提供了条件。即,由于剪切加热和摩擦阻力的不稳定性,低频地震和缓慢滑动反复出现,这很好地解释中下地壳发生震颤和稳滑现象及其原因相关的滑移分布。

      该研究成果对深入理解慢地震发生机理研究具有重要的意义。