4月27日，國(guó)際學(xué)術(shù)雜志Nature Geoscience（《自然-地球科學(xué)》）在線報(bào)道了中科院海洋所與日本東北大學(xué)的合作研究成果。團(tuán)隊(duì)利用最新的天然地震數(shù)據(jù)對(duì)全球多條俯沖帶大洋軟流圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行了高分辨率的層析成像研究，揭示了俯沖大洋板塊之下軟流圈的低速不均一性特征，并發(fā)現(xiàn)這種不均一性與9級(jí)以上巨大地震的發(fā)震位置及破裂范圍存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而提出俯沖板塊下的軟流圈結(jié)構(gòu)不均一性影響俯沖帶大地震的發(fā)震機(jī)制。

俯沖帶是地球物質(zhì)循環(huán)的重要場(chǎng)所，其孕育的火山和地震活動(dòng)能夠?qū)θ祟?lèi)社會(huì)產(chǎn)生巨大影響。此前對(duì)俯沖帶結(jié)構(gòu)及大地震發(fā)震機(jī)制的研究大多集中在上覆板塊內(nèi)部、板間界面及地幔楔，而俯沖板塊之下的軟流圈（地下100~250公里之間的地幔部分）結(jié)構(gòu)及其對(duì)大地震的影響卻研究較少。

“針對(duì)此問(wèn)題，我們利用最新的被動(dòng)源海底地震儀和陸地臺(tái)站記錄的天然地震數(shù)據(jù)，對(duì)全球多條俯沖帶進(jìn)行了高分辨率的層析成像反演。結(jié)果顯示，在這些俯沖帶的弧前地區(qū)，俯沖板塊之下的軟流圈均表現(xiàn)出低速異常特征，將其與全球6個(gè)9.0級(jí)以上大地震的震中及破裂范圍進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大地震的震中均位于低速異?？瞻讌^(qū)或其邊緣，大地震的同震位移較大的破裂范圍大致對(duì)應(yīng)于低速異?？瞻讌^(qū)”。中科院海洋所范建柯副研究員告訴記者。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，俯沖板塊之下的軟流圈低速異常所產(chǎn)生的上浮力提高了板間界面地震破裂的臨界應(yīng)力值，而在低速異?？瞻讌^(qū)上方的板間界面，其地震破裂的臨界應(yīng)力值要稍小于低速異常上方的板間界面，因此，大地震更容易在低速異?？瞻讌^(qū)上方發(fā)生。另外，大洋軟流圈低速異常所產(chǎn)生的較大上浮力可能導(dǎo)致俯沖板塊界面抬升，增強(qiáng)板間剪應(yīng)力，或者高溫的低速異常可能通過(guò)熱傳導(dǎo)或熱侵蝕，導(dǎo)致板間界面的流變性由摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)檎承约羟小?ldquo;這兩種因素可能共同阻礙了大地震的破裂傳播”，范建柯說(shuō)。

該研究成果將極大地提升人們對(duì)俯沖帶深部軟流圈結(jié)構(gòu)及大地震發(fā)震機(jī)制的認(rèn)識(shí)。今后更深入的研究可能會(huì)精確地預(yù)測(cè)出未來(lái)俯沖帶大地震的潛在發(fā)震位置及破裂范圍。