慢滑地震（slow slip earthquake）是一種地震現(xiàn)象，與傳統(tǒng)地震不同，它的釋能速度較慢，通常在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)逐漸發(fā)生。這類地震的能量釋放不會導(dǎo)致劇烈的地震震感或破壞，而是以一種相對平穩(wěn)的方式釋放構(gòu)造板塊之間的緊張應(yīng)力。慢滑地震通常發(fā)生在地殼板塊邊界附近，是一種與地殼運動和構(gòu)造活動密切相關(guān)的現(xiàn)象。雖然它們通常不會造成顯著破壞，但研究慢滑地震對于理解地震活動和地殼運動的機制具有重要意義。

近日，小編在國慶期間讀到一篇最新的研究。希庫蘭吉地震斷層（Hikurangi earthquake fault），位于新西蘭北島的海底地殼下方，是一個備受國際學(xué)界關(guān)注的地震斷層。在希庫蘭吉海岸的三維地震成像和海洋鉆探揭示了一個廣泛的、以前未知的流體儲庫，位于俯沖的希庫蘭吉高大型火成省富含水分（含水量最多達47%）的火山性上地殼中。希庫蘭吉地震斷層的研究對于理解地震活動、構(gòu)造板塊之間的相互作用以及地殼運動具有重要意義。水可能與慢滑地震的發(fā)生機制密切相關(guān)。這篇研究顯示，在這個斷層下面埋藏著巨量的水——相當(dāng)于一個海洋那么大的水量，該研究是對于新西蘭的慢滑地震的一個可能的較為科學(xué)的解釋。編譯分享如下，供讀者參考。

2023年10月4日，研究人員在圖像化新西蘭的希庫蘭吉地震斷層時，發(fā)現(xiàn)了一個相當(dāng)于海洋的水埋藏在地殼深處。這些水是由侵蝕火山巖帶下來的，據(jù)信它們減緩了地震斷層的活動，使其通過無害的慢滑地震釋放了大部分積壓的構(gòu)造應(yīng)力。

這個地震斷層以產(chǎn)生緩慢運動的地震事件，即所謂的**“慢滑事件”而聞名。這些地震可以在幾天甚至幾周內(nèi)無害地釋放積壓的構(gòu)造壓力**?？茖W(xué)家們想知道，為什么它們在一些斷層上比其他地方更頻繁地發(fā)生？

許多慢滑地震被認(rèn)為與埋藏的水有關(guān)。然而，直到現(xiàn)在，還沒有直接的地質(zhì)證據(jù)表明這種大規(guī)模的水庫存在于這個特定的新西蘭斷層上。

該研究的首席作者、前德克薩斯大學(xué)地球物理研究所博士后研究員安德魯·蓋斯（Andrew Gase）說：“我們還不能深入到足夠了解對地震斷層的影響，但我們可以看到，流向這里的水量實際上比正常情況要多得多。”

這項研究發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上，是基于德克薩斯大學(xué)地球物理研究所（UTIG）研究人員進行的地震巡航和科學(xué)海洋鉆探的基礎(chǔ)上進行的。

上圖：來自NZ3D反射和速度體積的地震剖面，顯示了推覆板中的火山特征和斷層。（A）P波速度模型和包含希庫蘭吉高原和積聚楔形體的PSDM反射圖像，位于縱向400。黃線與白色圓圈表示火山基底的頂部[HKB/VB (29, 49)]。品紅線是浮游單元的頂部。紅色實線突出顯示巨型逆沖斷層，紅色虛線突出顯示剪切斷層，分隔了楔形體中的聚集推覆板（標(biāo)有F1、F2、Pāpaku和F4）。在俯沖的火山上地殼中存在低速區(qū)（LVZ），距離變形前緣超過15千米。上地殼內(nèi)反射（ICRs）被解釋為上地殼內(nèi)的噴發(fā)流和底巖。（B）來自橫向391的放大面板，顯示了穿越VR1火山錐底下的ICRs的碟狀底巖。VR1的底部由點狀紅線標(biāo)出。底巖尖端標(biāo)有紅色三角形。VA，火山碎屑臺地。（C）（A）中VR2的放大面板。年輕火山錐（VR2b和VR2c）和老火山錐（VR2a）的底部由紅色點狀線標(biāo)出。垂直夸大比為2:1。圖片來源：Andrew C. Gase等人

蓋斯現(xiàn)在是西華盛頓大學(xué)的博士后研究員，他呼吁進行更深層次的鉆探，以找到水的最終去向，從而使研究人員能夠確定它是否會影響到地震斷層周圍的壓力，這將有助于更精確地了解大地震。

研究人員**發(fā)現(xiàn)水的地點，是一個龐大的火山高原的一部分，這個高原在1.25億年前太平洋上的地殼表面冒出一個熔巖柱形成，其大小相當(dāng)于今天美國的面積。**這次事件是地球已知的最大火山噴發(fā)之一，持續(xù)了幾百萬年。

蓋斯使用地震掃描建立了一個古老火山高原的三維圖像，在其中他看到了包圍埋藏火山的厚厚的分層沉積物。他的UTIG合作者對火山巖的巖心樣本進行了實驗，并發(fā)現(xiàn)水幾乎占了它體積的一半。

他說：“正常的海洋地殼，一旦年齡達到大約7000萬~1億年，其含水量應(yīng)該要少得多?！北M管在地震掃描中的海洋地殼年齡是其壽命的10倍，但它仍然保持得較濕潤。

蓋斯猜測，火山噴發(fā)發(fā)生的淺海侵蝕了一些火山，使它們變成了多孔、碎裂的巖石，像蓄水層一樣存儲了水，隨著埋藏，巖石和巖石碎片轉(zhuǎn)化為粘土，封鎖了更多的水。

上圖：超疊加的NZ3D速度和反射體積的三維視圖。
該視角朝向南南東，朝向俯沖的希庫蘭吉高原，相對于俯沖方向向上傾斜。變形前緣由帶刺的實線紅線標(biāo)示。(A)在海底剖面。紅色的實線和虛線分別是解張斷層和主要逆沖斷層?；鹕交椎捻敳渴菍嵕€的黃色線。(B)在火山基底的頂部剖面。標(biāo)注顯示了火山區(qū)域(VR1和VR2)、低速區(qū)(LVZ1和LVZ2)、高速區(qū)(HVZ)和地殼內(nèi)反射器(ICRs)的位置。垂直夸大比為2:1。圖片來源：Andrew C. Gase等人

這一發(fā)現(xiàn)很重要，因為科學(xué)家認(rèn)為，**地下水壓力可能是釋放構(gòu)造應(yīng)力的關(guān)鍵因素，通過慢滑地震以無害的方式釋放構(gòu)造應(yīng)力。**通常情況下，當(dāng)富含水的沉積物與斷層一起埋藏時，就會發(fā)生這種情況，將水困在地下。然而，新西蘭的這個斷層幾乎沒有這種典型的海洋沉積物。相反，研究人員認(rèn)為，這些古老的火山和轉(zhuǎn)化后的巖石——現(xiàn)在是粘土——隨著被斷層吞噬而運送大量的水。

UTIG主任Demian Saffer是一位研究的合著者和科學(xué)鉆探任務(wù)的聯(lián)合首席科學(xué)家，他表示，這些發(fā)現(xiàn)表明，全球其他地震斷層可能也面臨類似的情況。

他說：“這清楚地說明了流體與構(gòu)造斷層運動風(fēng)格之間的相關(guān)性，包括地震行為?！彼f：“這是我們從實驗室實驗中提出的假設(shè)，也是一些計算機模擬所預(yù)測的，但在構(gòu)造板塊尺度上進行這種實驗的明確領(lǐng)域?qū)嶒灧浅Ｉ??！?/p>

據(jù)介紹，這項研究得到了美國國家科學(xué)基金會以及新西蘭、日本和英國的科學(xué)與研究機構(gòu)的資助。

參考文獻：

1. Andrew C. Gase, Nathan L. Bangs, Demian M. Saffer, Shuoshuo Han, Peter K. Miller, Rebecca E. Bell, Ryuta Arai, Stuart A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davy, Laura Frahm, Daniel H. N. Barker. Subducting volcaniclastic-rich upper crust supplies fluids for shallow megathrust and slow slip. Science Advances, 2023; 9 (33) DOI: 10.1126/sciadv.adh0150

2. University of Texas at Austin. "Discovery of massive undersea water reservoir could explain New Zealand's mysterious slow earthquakes." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231004105221.htm>.

3. Aretusini, S., Meneghini, F., Spagnuolo, E. et al. Fluid pressurisation and earthquake propagation in the Hikurangi subduction zone. Nat Commun 12, 2481 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22805-w

4. https://ig.utexas.edu/marine-and-tectonics/hikurangi/

5. GNS Science提供的關(guān)于新西蘭最大斷層帶的短視頻：https://www.gns.cri.nz/

編譯：Wendy

審核：綠茵

編輯：Tommy