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俄勒冈海底喷出的温暖液体来自卡斯卡迪亚断层可能为地震灾害提供线索

2023-04-13 10:44:31 生活
导读 板块构造学领域并没有那么古老,科学家们继续了解地震地质断层的细节。卡斯卡迪亚俯冲带——可能在太平洋西北部引发 9 级地震的异常安静...

板块构造学领域并没有那么古老,科学家们继续了解地震地质断层的细节。卡斯卡迪亚俯冲带——可能在太平洋西北部引发 9 级地震的异常安静的近海断层——仍然有许多谜团。

华盛顿大学领导的一项研究发现,在距离俄勒冈州纽波特约 50 英里的海底,有温暖的、化学性质不同的液体渗出。该论文于 1 月 25 日发表在Science Advances上,描述了研究人员命名为Pythia's Oasis的独特水下泉水。观察表明,泉水来自板块边界海底 2.5 英里处的水,调节近海断层的压力。

该团队在乘坐 RV Thomas G. Thompson 的游轮因天气原因延误时发现了这一发现。船上的声纳显示,在海面以下四分之三英里的地方出现了意想不到的气泡羽流。使用水下机器人进行的进一步探索表明,气泡只是从海底沉积物中涌出的温暖、化学性质不同的液体的一小部分。

“他们朝那个方向探索,他们看到的不仅仅是甲烷气泡,还有水像消防水带一样从海底涌出。这是我从未见过的东西,据我所知,以前也没有观察到过,”合著者Evan Solomon说,他是威斯康星大学研究海底地质学的海洋学副教授。

该特征是由第一作者Brendan Philip发现的,他在威斯康星大学研究生时从事这项工作,现在担任白宫政策顾问。

后来的航行观察显示,离开海底的流体比周围海水高 9 摄氏度(16 华氏度)。计算表明,流体直接来自卡斯卡迪亚巨型逆冲断层,那里的温度估计为 150 至 250 摄氏度(300 至 500 华氏度)。

所罗门说,新的渗漏与游轮前往的附近海底观测站的地质活动无关。相反,它们发生在垂直断层附近,垂直断层交叉了巨大的卡斯卡迪亚俯冲带。这些走滑断层是海洋地壳和沉积物的一部分相互滑过的地方,它们的存在是因为海洋板块以一定角度撞击大陆板块,从而对上覆的大陆板块施加压力。

通过这些走滑断层从近海巨型逆冲断层界面流失流体很重要,因为它降低了沉积物颗粒之间的流体压力,从而增加了海洋板块和大陆板块之间的摩擦力。

“巨型逆冲断层带就像一张空气曲棍球台,”所罗门说。“如果流体压力高,就好像空气被打开了,这意味着摩擦力较小,两个板可以滑动。如果流体压力较低,两块板就会锁定——那时压力就会增加。”

所罗门说,从断层带释放的流体就像泄漏的润滑剂。这对地震危害来说是个坏消息:润滑剂减少意味着压力会增加,从而引发破坏性地震。

所罗门说,这是已知的第一个此类遗址。他补充说,附近可能存在类似的流体渗漏地点,尽管很难从海洋表面检测到它们。俄勒冈州中部附近的一次重大流体泄漏可以解释为什么华盛顿海岸外的卡斯卡迪亚俯冲带北部被认为比俄勒冈州海岸外的南部更牢固地锁定或耦合。

“Pythias Oasis 为了解海底深处的过程提供了一个罕见的窗口,它的化学成分表明这种流体来自板块边界附近,”合著者、华盛顿大学海洋学教授Deborah Kelley说。“这表明附近的断层调节着卡斯卡迪亚俯冲带中部的流体压力和巨型逆冲断层的滑动行为。”

所罗门刚从新西兰东北海岸的海底流体监测回来。Hikurangi 俯冲带类似于 Cascadia 俯冲带,但产生更频繁、更小的地震,使其更易于研究。但它具有不同的海底结构,这意味着它不太可能像新研究中发现的那样有液体渗漏,所罗门说。

俄勒冈州的研究由国家科学基金会资助。其他合著者是特蕾莎·沃利 (Theresa Whorley),她作为华盛顿大学的博士生从事这项工作,现在在西雅图担任环境顾问;Emily Roland,前华盛顿大学教员,现就职于西华盛顿大学;伍兹霍尔海洋研究所的 Masako Tominaga;俄勒冈州立大学的 Anne Tréhu 和 Robert Collier。

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