一個俯沖帶的塊狀模型，去掉了一部分前弧，巖地震的構動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。粉色斑塊代表擴散質量轉移加速下盤變形的古老位置（DMT）。下盤的巖地震的構動應變率從發震區的頂部到底部平均增加，在那里出現了適應板塊速率的助于之間造活穩定應變。信用:uux.cn/科學進展（2024年）。理解DOI: 10.1126/sciadv .阿迪7279
（神秘的古老地球uux.cn）據賓夕法尼亞州立大學馬特·卡羅爾：賓夕法尼亞州立大學和布朗大學的一個研究小組表示，曾經深埋在古代俯沖帶（構造板塊碰撞的巖地震的構動地方）的巖石可以幫助科學家更好地預測這些俯沖帶在大地震之間的表現。
研究人員在《科學進展》雜志上報道說，助于之間造活來自阿拉斯加和日本巖層的理解線索使科學家們能夠開發一種新的模型來預測俯沖帶的壓力溶解活動。
沉積巖由被含水孔隙包圍的古老顆粒組成。當巖石在巨大的巖地震的構動壓力下擠壓在一起時，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，影響構造板塊如何相互滑動。
賓夕法尼亞州立大學地球科學教授通訊作者·唐納德·費希爾說:“這就像你去滑冰一樣——表面的冰刃最終會融化冰，從而使你可以滑行。”“在巖石中，發生的情況是石英顆粒在受力接觸時溶解，溶解的物質移動到裂縫中沉淀。”
世界上最強烈的地震發生在俯沖帶，在那里一個構造板塊滑動到另一個板塊之下。當這些板塊粘在一起時，地殼中就會產生應力——就像橡皮筋被拉伸一樣。當足夠的壓力積累起來克服將板塊結合在一起的摩擦力時——就像橡皮筋斷裂一樣——地震就發生了。
費舍爾說:“我們已經證明，在俯沖帶的地震間歇期，壓力溶解是一個基本過程。”“這種壓力解的出現確實會影響孕震區不同部分積累的彈性應變的量。”
費希爾說，壓力解決方案很難在實驗室中探索，因為它通常在數千年至數百萬年內緩慢發生。在實驗室中加速這一過程需要更高的溫度，這會在巖石中產生其他影響實驗的變化。
科學家們轉而研究曾經經歷過這些構造壓力、后來被地質作用帶到地表的巖石。科學家們說，這些巖石顯示出微觀剪切——或由應變引起的斷裂——包含為壓力溶解提供證據的紋理。
“這項工作使我們能夠測試一種流動定律或模型，它描述了曾經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，”費舍爾說。“我們可以將這一點應用于目前正在變動的活躍利潤率。”
另一組科學家此前的研究將巖石承受的應力與應變率（即它們變形的程度）聯系起來。在這項新工作中，費舍爾和他的同事、布朗大學教授格雷格·希斯（Greg Hirth）創建了一個更詳細的模型，考慮了巖石的粒度和溶解度等因素，或者有多少巖石物質可以溶解到液體中。
“我們能夠以一種前所未有的實用方式將溶解度參數化為溫度和壓力的函數，”Fisher說。“所以現在我們可以代入數字——不同的晶粒尺寸、不同的溫度、不同的壓力，并從中得出應變率。”
這些結果有助于揭示地震層（大多數地震發生的深度范圍）中應變發生的位置。
研究人員將他們的模型應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，經過波特蘭、俄勒岡州、西雅圖和不列顛哥倫比亞省溫哥華等主要城市。
科學家們說，沿著板塊邊界的溫度和形成的應變量在那里得到了很好的研究，他們的模型結果與基于衛星觀測的地殼運動相匹配。
“卡斯卡迪亞是一個很好的例子，因為它處于地震間歇期的晚期——距離上次大地震已經過去了300年，”費舍爾說。“我們可能會在有生之年經歷一次地震，這將是北美預計可能發生的最大自然災害，可能會引發地震和海嘯。”