古老的巖石有助于理解地震之間的構(gòu)造活動(dòng)
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一個(gè)俯沖帶的塊狀模型，去掉了一部分前弧，巖地震的構(gòu)動(dòng)露出了下降板塊的助于之間造活頂部。紅色虛線是理解等溫線。粉色斑塊代表擴(kuò)散質(zhì)量轉(zhuǎn)移加速下盤(pán)變形的古老位置（DMT）。下盤(pán)的巖地震的構(gòu)動(dòng)應(yīng)變率從發(fā)震區(qū)的頂部到底部平均增加，在那里出現(xiàn)了適應(yīng)板塊速率的助于之間造活穩(wěn)定應(yīng)變。信用:uux.cn/科學(xué)進(jìn)展（2024年）。理解DOI: 10.1126/sciadv .阿迪7279
（神秘的古老地球uux.cn）據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)馬特·卡羅爾：賓夕法尼亞州立大學(xué)和布朗大學(xué)的一個(gè)研究小組表示，曾經(jīng)深埋在古代俯沖帶（構(gòu)造板塊碰撞的巖地震的構(gòu)動(dòng)地方）的巖石可以幫助科學(xué)家更好地預(yù)測(cè)這些俯沖帶在大地震之間的表現(xiàn)。
研究人員在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報(bào)道說(shuō)，助于之間造活來(lái)自阿拉斯加和日本巖層的理解線索使科學(xué)家們能夠開(kāi)發(fā)一種新的模型來(lái)預(yù)測(cè)俯沖帶的壓力溶解活動(dòng)。
沉積巖由被含水孔隙包圍的古老顆粒組成。當(dāng)巖石在巨大的巖地震的構(gòu)動(dòng)壓力下擠壓在一起時(shí)，顆粒在其邊界溶解到孔隙中的助于之間造活水中，形成壓力溶液。這使得巖石變形或改變形狀，影響構(gòu)造板塊如何相互滑動(dòng)。
賓夕法尼亞州立大學(xué)地球科學(xué)教授通訊作者·唐納德·費(fèi)希爾說(shuō):“這就像你去滑冰一樣——表面的冰刃最終會(huì)融化冰，從而使你可以滑行?！薄霸趲r石中，發(fā)生的情況是石英顆粒在受力接觸時(shí)溶解，溶解的物質(zhì)移動(dòng)到裂縫中沉淀?！?br>世界上最強(qiáng)烈的地震發(fā)生在俯沖帶，在那里一個(gè)構(gòu)造板塊滑動(dòng)到另一個(gè)板塊之下。當(dāng)這些板塊粘在一起時(shí)，地殼中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力——就像橡皮筋被拉伸一樣。當(dāng)足夠的壓力積累起來(lái)克服將板塊結(jié)合在一起的摩擦力時(shí)——就像橡皮筋斷裂一樣——地震就發(fā)生了。
費(fèi)舍爾說(shuō):“我們已經(jīng)證明，在俯沖帶的地震間歇期，壓力溶解是一個(gè)基本過(guò)程?！薄斑@種壓力解的出現(xiàn)確實(shí)會(huì)影響孕震區(qū)不同部分積累的彈性應(yīng)變的量?！?br>費(fèi)希爾說(shuō)，壓力解決方案很難在實(shí)驗(yàn)室中探索，因?yàn)樗ǔＴ跀?shù)千年至數(shù)百萬(wàn)年內(nèi)緩慢發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)室中加速這一過(guò)程需要更高的溫度，這會(huì)在巖石中產(chǎn)生其他影響實(shí)驗(yàn)的變化。
科學(xué)家們轉(zhuǎn)而研究曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)這些構(gòu)造壓力、后來(lái)被地質(zhì)作用帶到地表的巖石。科學(xué)家們說(shuō)，這些巖石顯示出微觀剪切——或由應(yīng)變引起的斷裂——包含為壓力溶解提供證據(jù)的紋理。
“這項(xiàng)工作使我們能夠測(cè)試一種流動(dòng)定律或模型，它描述了曾經(jīng)在板塊邊界向下并被挖掘到表面的古老巖石中的壓力溶解速率，”費(fèi)舍爾說(shuō)?！拔覀兛梢詫⑦@一點(diǎn)應(yīng)用于目前正在變動(dòng)的活躍利潤(rùn)率?！?br>另一組科學(xué)家此前的研究將巖石承受的應(yīng)力與應(yīng)變率（即它們變形的程度）聯(lián)系起來(lái)。在這項(xiàng)新工作中，費(fèi)舍爾和他的同事、布朗大學(xué)教授格雷格·希斯（Greg Hirth）創(chuàng)建了一個(gè)更詳細(xì)的模型，考慮了巖石的粒度和溶解度等因素，或者有多少巖石物質(zhì)可以溶解到液體中。
“我們能夠以一種前所未有的實(shí)用方式將溶解度參數(shù)化為溫度和壓力的函數(shù)，”Fisher說(shuō)?！八袁F(xiàn)在我們可以代入數(shù)字——不同的晶粒尺寸、不同的溫度、不同的壓力，并從中得出應(yīng)變率?！?br>這些結(jié)果有助于揭示地震層（大多數(shù)地震發(fā)生的深度范圍）中應(yīng)變發(fā)生的位置。
研究人員將他們的模型應(yīng)用于卡斯卡迪亞俯沖帶，這是一條活躍的斷層帶，從加州北部延伸到加拿大，經(jīng)過(guò)波特蘭、俄勒岡州、西雅圖和不列顛哥倫比亞省溫哥華等主要城市。
科學(xué)家們說(shuō)，沿著板塊邊界的溫度和形成的應(yīng)變量在那里得到了很好的研究，他們的模型結(jié)果與基于衛(wèi)星觀測(cè)的地殼運(yùn)動(dòng)相匹配。
“卡斯卡迪亞是一個(gè)很好的例子，因?yàn)樗幱诘卣痖g歇期的晚期——距離上次大地震已經(jīng)過(guò)去了300年，”費(fèi)舍爾說(shuō)。“我們可能會(huì)在有生之年經(jīng)歷一次地震，這將是北美預(yù)計(jì)可能發(fā)生的最大自然災(zāi)害，可能會(huì)引發(fā)地震和海嘯?！?