中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員王志和楊小秋等科研人員，研究揭示流體侵入在地震孕育機制中起到重要作用。相關研究近日發表于《地球物理學研究雜志—固體地球》。
地震是地殼快速釋放能量過程中造成的振動。誘發地震的因素眾多，目前研究普遍認為，影響地震產生的主要因素包括地殼應力強度、斷層構造形態、流體應力積累和溫壓條件等。流體侵入地震構造帶的過程在地震觸發及其破裂過程中發揮著至關重要的作用，但相關機制非常復雜，目前仍然是未知和充滿爭議的。
為了更好地詮釋流體對地震的控制作用，研究人員以2008年汶川地震為例，通過研究震源區及地震破裂帶的深部多參數結構屬性（縱、橫波速度和泊松比）變化、流體相識別和應力場模擬分析，揭示了侵入震源區的流體（包括部分熔融）對該地震的孕育及其破裂過程的控制作用。
研究表明，2008年汶川地震發生在高地震波速度和低泊松比區域，在其震源及破裂帶的西側中下地殼中存在一個明顯的低速和高泊松比異常帶。該異常帶主要是由于來自于青藏高原深部流體（包括部分熔融）的侵入造成的。松潘甘孜板塊與揚子克拉通的持續劇烈的碰撞作用，導致這些流變物質（例如部分熔融）被持續的擠入到孕震斷層中的脆弱區域，降低了地震波速度的同時提高了巖石的泊松比。一旦流體沿著板塊碰撞帶不斷聚集，勢必會增加震源區的流體孔隙壓力，從而促進斷層摩擦行為和降低巖石的機械強度。這樣一來，巖石破裂發生的臨界條件可能被大幅度地降低，最終在地震構造帶誘發脆性形變（地震）。
該研究還表明，龍門山斷裂帶沿著汶川地震破裂的方向上，在中上地殼存在兩個低速度和高泊松比異常體，分別位于汶川地震向北東破裂過程的中部和震源區的西南側。這兩個低速和高泊松比的塑性體被認為是由于青藏高原下地殼塑性形變中部分熔融巖石上涌侵入了汶川地震的破裂區而引起的。其中一個低速、高泊松比異常體阻止了汶川地震同震滑移向西南方向發展，而另一個則削弱了該破裂過程向東北傳播。可以假設，如果沒有這兩個流體侵入體的存在，汶川地震極有可能將破裂整個龍門山斷裂帶而造成更大的破壞。
深部巖石在高溫、高壓環境下發生的部分熔融，形成了具有塑性形變特征的物質，侵入或底侵到地殼的脆弱區或斷層中，是一種常見現象。它不但常常發生在大陸區域，在海洋中也極其常見。因此，該研究為深入認識流體侵入在地震孕育機制、地殼減薄和巖漿活動等科學問題提供了參考信息。
相關論文信息：https://doi.org/10.1029/2020JB019959
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