研究人员表明缓慢移动的受岩石渗透性的控制

发布时间:2024-06-06 17:00:44 栏目:精选百科

    导读 是板块运动最显著、最值得关注的后果。往往具有破坏性和致命性,或者至少是可以感受到的——它们实际上是开创性的地质事件。然而,并非所有...

    是板块运动最显著、最值得关注的后果。往往具有破坏性和致命性,或者至少是可以感受到的——它们实际上是开创性的地质事件。然而,并非所有板块运动都会产生人类可以感知的影响。

    慢滑事件是指被压抑的地壳力在几天或几个月内释放,就像一场慢动作。更缓慢的运动意味着人们不会感觉到脚下的地面在摇晃,建筑物也不会倒塌。但缺乏破坏并不意味着慢滑事件在科学上的重要性降低。事实上,它们在周期中的作用可能有助于建立一个更好的模型来预测发生的时间。

    在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中,由哈姆·范·阿文东克、内森·班格斯和尼古拉·蒂萨托领导的杰克逊地球科学学院研究小组探讨了岩石的构成,特别是它们的渗透性——或者说流体流过岩石的难易程度——如何影响慢滑事件的频率和强度。

    2019 年和 2022 年,该团队前往新西兰北岛,收集了希库朗伊边缘附近几处露头的岩石。这是新西兰海岸附近的俯冲带,慢滑事件经常发生,大约每年一次。研究人员将一批岩石带回德克萨斯大学,在那里测试了它们的渗透性和弹性。

    他们的测试表明,岩石中的孔隙可以控制该俯冲带的常规慢滑事件。先前的研究表明,下降板块顶部的一层不透水岩石充当了密封盖,将流体困在下面岩层的孔隙中。随着流体在密封层下方积聚,压力不断增大,最终变得足够高,引发慢滑事件或。然后,这一事件打破了不透水的密封,暂时压裂岩石,使它们能够吸收流体。几个月内,岩石就会愈合并恢复到最初的渗透性,然后整个循环又重新开始。

    在研究这个循环时,蒂萨托和其他研究人员测试了附近地表露头的岩石,这些岩石曾是地下深处断层的一部分。之前的渗透性研究只针对已固结成固体岩石的松散沉积物进行。

    他说:“我们首次利用代表深层岩石的岩石证明了渗透性具有控制作用(慢滑事件)。”

    德克萨斯大学地球物理研究所和德国 GEOMAR 的研究员 Laura Wallace 已经研究慢滑事件 20 多年了,并且是第一个记录发生在 Hikurangi 边缘的慢滑事件的人。她表示,这篇论文增加了更多的数据点,以告知断层带渗透性变化发生的时间尺度,可能会影响观测到的慢滑事件周期。

    华莱士说:“它为断层阀门过程如何运作、流体循环如何在俯冲带运作增加了一些额外的数据限制——如果这确实是推动这些事物周期性的因素的话。”

    蒂萨托表示,这项研究的最终目标是了解发生的原因,并最终建立一个可以预测的令人信服的模型,这是科学家尚未破解的密码。

    他和研究生雅各布·艾伦目前正在分析边缘中心的岩石样本,并测试其渗透性的差异。这个俯冲带北端的岩石比南端的岩石富含粘土。由于粘土具有可塑性,可以容纳大量的水和其他液体,因此它们非常适合捕获、压裂和引导这些液体。蒂萨托说,这可以解释为什么俯冲带北端的慢滑事件经常发生,而南端却很少发生。

    “我们必须弄清楚为什么希库朗伊边缘北部存在慢滑现象,而希库朗伊边缘南部的慢滑现象较少,”蒂萨托说道。“因为如果我们搞清楚了这一点,那么我们在预测方面就又迈进了一步。”

    杰克逊地球科学学院的三名研究生也为本文做出了贡献:Carolyn Bland、Kelly Olsen 和 Andrew Gase。

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