【研究发现海底断层会呼吸!】海洋转换断层是连接扩张洋脊的走滑边界,据近年数据显示,这类断层可能受岩浆和热液活动共同作用,形成复杂的三维结构。要厘清断层内部流体活动过程,震颤是理想的观测载体,它对潮汐等微小应力高度敏感,可追踪流体活动。
近日,中国科学技术大学研究团队依托东太平洋海隆Gofar转换断层密集海底地震仪数据,首次发现了受半日潮调制的谐波震颤信号,阐明了断层存在“封存-增压-破裂-排放”的周期性循环。
研究团队利用2019年至2022年布设的海底地震台阵数据,在Gofar转换断层识别出持续的谐波震颤信号,其源区位于海底以下约4.5公里范围内,恰好落在先前推断的“地震障碍区”。这一区域能阻止大地震传播,却密集分布着微震活动。
研究发现,2020年9月一次4级地震前,震颤振幅与半日潮汐高度相关,这表明断层处于近临界状态。地震发生后,相关性迅速减弱,微震激增,波速比快速反弹,这说明破裂打开了封闭裂隙,排出气体并注入液体。数周后,随着矿物沉淀逐步愈合裂隙,相关性缓慢恢复,开启新一轮循环。
这种模式在后续多次地震中重复出现。基于此,研究团队提出“阀门式”循环模型:在封存阶段,矿物沉淀封闭裂隙,深部岩浆产生的挥发分持续供给,孔隙压力升高,系统对潮汐高度敏感,产生震颤。
在破裂阶段,地震打开裂隙,排出气体,削弱潮汐-震颤耦合,触发微震;在封存恢复阶段,矿物沉淀再次愈合裂隙,系统回到封存状态,循环重启。(中科院之声)中国科普博览
