模擬研究證實巖石的應(yīng)力變化是“慢地震”發(fā)生的機理所在＊

（中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館蘭州分館/中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心 張樹良 編譯）

（編譯者電子信箱，張樹良：zhangsl＠llas.ac.cn）

Nature Geoscience（2013 年第6 期）發(fā) 表了由美國國家科學(xué)基金會（NSF）和德國科學(xué)基金會（DFG）共同資助的有關(guān)新的地震形式“慢地震”研究的最新進展。

慢地震通常會持續(xù)數(shù)分鐘而非短短幾秒鐘，由于技術(shù)和研究手段所限，慢地震現(xiàn)象直至近5～10年才受到關(guān)注。慢地震由斷層的緩慢滑動引起，介于斷層穩(wěn)定蠕動和破壞性地震發(fā)生之間。新的觀測結(jié)果顯示，斷層運動往往并不會因為一次突然的地震或因穩(wěn)定蠕動而減弱，隨后可能表現(xiàn)為反常的低頻地震，即慢地震，這種慢地震會持續(xù)數(shù)周。有關(guān)慢地震現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)顛覆了通常對斷層運動的認識，但迄今為止尚不清楚引起慢地震發(fā)生的地質(zhì)過程。

由美國賓夕法尼亞州州立大學(xué)和德國布萊梅大學(xué)組建的國際地震研究團隊，通過斷層運動的實驗室模擬揭示了慢地震的發(fā)生機理。實驗樣品取自慢地震發(fā)生的典型區(qū)域——日本南海（Nankai）俯沖帶。實驗樣品為海洋沉積物，主要由粘土礦物和少量石英組成。研究人員認為，慢地震現(xiàn)象與斷層所含巖石類型有關(guān)，粘土礦物在其中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。因而，實驗重點關(guān)注斷層運移過程中巖石的響應(yīng)行為。實驗研究結(jié)果顯示，在斷層剪切運移過程的最初階段，隨著滑動速率的增大，富含粘土礦物的巖石變得更為堅韌，從而阻止了如同在正常地震中或具有高的空隙流體壓力的斷層中巖石破裂的發(fā)生。但隨著斷層滑移距離的增大，這些巖石開始變得脆弱，從而引發(fā)了地震。實驗所產(chǎn)生的效應(yīng)同慢地震自然發(fā)生的條件極為吻合。同時，研究還發(fā)現(xiàn)，粘土礦物中的水含量會影響斷層的剪切運移方式。研究人員表示，根據(jù)實驗所獲得的地震成核作用機理，可以預(yù)測斷層破裂的發(fā)生規(guī)模。基于此，有關(guān)慢地震發(fā)生過程的諸多問題都將在該研究中得到解釋。

慢地震的最大威脅在于其潛伏性，低頻斷層滑動地質(zhì)事件的積累將引發(fā)大規(guī)模地震。不過，由于其過程的延遲，為提前預(yù)測地震最終的發(fā)生提供了可能。這對于日本及其他地震頻發(fā)的地區(qū)至關(guān)重要。目前，利用寬頻地震儀和全球定位系統(tǒng)，日本已經(jīng)實現(xiàn)了對慢地震的監(jiān)測。

編譯自：Nature Geoscience，2013，6：468－472

原題：Slip weakening as a mechanism for slow earthquakes