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日本海沟浅部滑脱带地震摩擦生热记录:来自岩石磁学“地温计”的证据

作者:  更新时间:2016-04-28 10:53:00  来源:
  地震断层摩擦升温信息对于研究断层摩擦行为与地震能量释放等具有重要意义。然而,一直以来,除了通过震后快速钻探,开展钻孔温度原位测量外,获取断层带温度信息相对较为困难。
  针对此问题,实验地球物理研究室杨涛研究员等基于磁性矿物的热化学(或磁性相)稳定性,发展了地震断层摩擦升温的岩石磁学“地温计”,并应用于日本海沟北美板块与太平洋板块浅部滑脱带的研究。
  研究区域位于2011年日本3.11地震的巨大滑移区域。该区域地震活动频繁,除此次地震外,在过去400年,至少发生过13次7级和5次8级地震。3.11地震后,综合大洋钻探计划(IODP) 343航次—Japan Trench Fast Drilling Project在该区域成功实施。杨涛等人在对滑脱带样品进行系统岩石磁学分析的基础上,应用该岩石磁学“地温计”,在其中两个断层滑动面附近,发现了300-500℃的地震摩擦生热记录(图2)。与其他常用断层“地温计”(如裂变径迹、镜质体反射率和有机质成熟度等)相比,岩石磁学“地温计”不依赖于断层岩性,其有效范围在300-700℃之间,可以弥补其他断层“地温计”对断层岩性过度依赖以及有效温度范围较窄的缺点,是一种独立有效的断层“温度计”,也可应用于其他历史热事件的研究。

         图1  2011年日本东北大地震震中位置与IODP 343航次C0019站位分布图

         图2 通过岩石磁学“地温计”获得的日本海沟浅部滑脱带中的地震摩擦生热记录
  该成果近期发表在国际地学专业期刊Geophysical Journal International (Yang T.,DekkersM.J., Zhang B., 2016. Seismic heating signatures in the Japan Trench subduction plate-boundary fault zone: evidence from a preliminary rock magnetic‘geothermometer’. Geophysical Journal International,205 (1): 332–344)上。

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