俯沖帶的地震和火山可能造成巨大的人類災(zāi)難。先前關(guān)于巨型特大推力地震(M≥9.0)俯沖帶結(jié)構(gòu)及其成因機(jī)制的研究主要集中在俯沖板塊和板塊界面等方面。

相比之下，俯沖板塊下方(100-250 km深度)的海洋軟流層結(jié)構(gòu)及其對(duì)巨型超推力地震成核的影響尚未得到很好的研究。

最近，科學(xué)院海洋研究所的范建科博士和東北大學(xué)的趙大鵬教授通過(guò)研究六個(gè)發(fā)生大地震的俯沖帶的海洋軟流圈結(jié)構(gòu)，將注意力轉(zhuǎn)向了這個(gè)問(wèn)題。

他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在4月26日的《自然地球科學(xué)》上。

研究人員采用了P波斷層反演技術(shù)，并編制了更新的斷層攝影模型。斷層圖像清楚地顯示了六個(gè)俯沖帶中前臂區(qū)域下方的亞板低速(緩慢)異常。

范博士說(shuō)：“大地震震源通常位于慢異常的邊緣上方或它們之間的間隙之上。大地震的大同震滑動(dòng)主要發(fā)生在慢異常之間的間隙上方。”

底板緩慢異常的浮力可以通過(guò)增加板間法向應(yīng)力來(lái)增加板間剪切應(yīng)力。板間剪切應(yīng)力增加了破裂的臨界應(yīng)力閾值，慢速異常間隙以上的臨界剪切應(yīng)力略小于慢速異常以上的臨界剪切應(yīng)力。

但是，臨界剪切應(yīng)力仍然足夠大，相對(duì)容易達(dá)到。這樣，它可以在緩慢的異常間隙上方誘發(fā)巨大的特大推力地震，這主要是由板界面及其周圍的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性控制的。

另外，緩慢異常的浮力會(huì)引起俯沖板的形態(tài)響應(yīng)，從而增加了板界面上的剪切應(yīng)力。緩慢異常引起的熱傳導(dǎo)或熱機(jī)械侵蝕可能導(dǎo)致界面流變學(xué)從摩擦剪切轉(zhuǎn)變?yōu)檎承约羟小?/p>

這種轉(zhuǎn)變可能部分解釋了慢異常之上的慢滑地震的發(fā)生。緩慢滑移區(qū)域可能會(huì)阻止破裂的傳播和巨大的特大推力地震的主后滑。

范博士說(shuō)：“有必要進(jìn)行地震層析成像，以研究俯沖板下方更詳細(xì)的軟流層結(jié)構(gòu)，這可能會(huì)查明未來(lái)巨大的特大推力地震的潛在位置。”