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物理学家发现:超慢速洋中脊扩张不会产生地震

2016-7-22 17:23:32 来源:中国矿业报

Nature日前在线发表题为《洋中脊地震揭示出极端类型的大洋岩石圈》的文章称,德国亥姆霍兹海洋极地洋研究中心的地球物理学家们发现,超慢速洋中脊的地震与其他震区有着本质的区别:超慢速洋中脊下方15千米深处的水循环有利于形成类似“软皂”的岩石,导致其上的岩石圈板块虽然发生了移动,却不会产生地震。

地壳深部的岩浆在大洋中脊处上涌形成新的洋壳(大洋岩石圈),充填于岩石圈板块间的裂隙。洋壳扩张产生的震动会沿洋中脊形成许多小规模地震,因此地震蕴含了大量有关大洋岩石圈的起源和结构信息。而在超慢速洋中脊之上,岩石圈板块分离得过慢导致海底颠簸,加之温度较低,岩浆熔融不够充分,不足以填充板块间的裂隙,因此在一些地区不会生成新的洋壳,地幔直接成为海底,而另一些地区则成为巨大的火山山脉。在北极的海冰之下和印度洋中脊咆哮西风带海域,都可以找到超慢速洋中脊。但由于这些地区难以进入,也未曾监测到地震,所以直到现在,人们对于全球约20%的海底结构及其演化知之甚少。

2013年,研究人员借助极地号科考船,首次在西南印度洋中脊的咆哮西风带部署了若干洋底地震仪(OBS),并在一年后收回。与此同时,他们还在西南印度洋中脊的中纬度火山上布置了第二个监测网,这些监测网提供了慢速扩张背景下洋底的形成信息。研究人员发现,年轻的大洋岩石圈,如地壳和地幔的最上部,水可以循环进入地下15千米深处。如果水与地幔岩石相接触,便会形成绿色的蛇纹岩。不到10%的蛇纹岩足以使岩石移动,而不引起任何地震,类似肥皂滑动一样。研究人员发现,此类无震区明显受许多小型地震的制约。先前的研究认为,只有断裂带及地表附近才能形成蛇纹岩。但最新的数据表明,水循环可以穿过广阔的年轻的大洋岩石圈,并被固定在岩石中,并以从未预见过的形式释放热量和甲烷。

地球物理学家利用海底地震仪直接观测洋中脊的扩张过程,对火山型和非火山型扩张脊进行对比。根据地震的分布,科学家们首次观测到慢速扩张背景下新的岩石圈的形成。结果表明,在无地壳覆盖的区域,在地下15千米范围内没有地震,但在更深的区域以及毗邻火山区,则可以发现薄层洋底玄武岩,且各深度段内均存在小型地震。□(赵纪东 王艳茹)

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