模拟研究证实岩石的应力变化是“慢地震”发生的机理所在＊

（中国科学院国家科学图书馆兰州分馆/中国科学院资源环境科学信息中心 张树良 编译）

（编译者电子信箱，张树良：zhangsl＠llas.ac.cn）

Nature Geoscience（2013 年第6 期）发 表了由美国国家科学基金会（NSF）和德国科学基金会（DFG）共同资助的有关新的地震形式“慢地震”研究的最新进展。

慢地震通常会持续数分钟而非短短几秒钟，由于技术和研究手段所限，慢地震现象直至近5～10年才受到关注。慢地震由断层的缓慢滑动引起，介于断层稳定蠕动和破坏性地震发生之间。新的观测结果显示，断层运动往往并不会因为一次突然的地震或因稳定蠕动而减弱，随后可能表现为反常的低频地震，即慢地震，这种慢地震会持续数周。有关慢地震现象的发现已经颠覆了通常对断层运动的认识，但迄今为止尚不清楚引起慢地震发生的地质过程。

由美国宾夕法尼亚州州立大学和德国布莱梅大学组建的国际地震研究团队，通过断层运动的实验室模拟揭示了慢地震的发生机理。实验样品取自慢地震发生的典型区域——日本南海（Nankai）俯冲带。实验样品为海洋沉积物，主要由粘土矿物和少量石英组成。研究人员认为，慢地震现象与断层所含岩石类型有关，粘土矿物在其中发挥着主导作用。因而，实验重点关注断层运移过程中岩石的响应行为。实验研究结果显示，在断层剪切运移过程的最初阶段，随着滑动速率的增大，富含粘土矿物的岩石变得更为坚韧，从而阻止了如同在正常地震中或具有高的空隙流体压力的断层中岩石破裂的发生。但随着断层滑移距离的增大，这些岩石开始变得脆弱，从而引发了地震。实验所产生的效应同慢地震自然发生的条件极为吻合。同时，研究还发现，粘土矿物中的水含量会影响断层的剪切运移方式。研究人员表示，根据实验所获得的地震成核作用机理，可以预测断层破裂的发生规模。基于此，有关慢地震发生过程的诸多问题都将在该研究中得到解释。

慢地震的最大威胁在于其潜伏性，低频断层滑动地质事件的积累将引发大规模地震。不过，由于其过程的延迟，为提前预测地震最终的发生提供了可能。这对于日本及其他地震频发的地区至关重要。目前，利用宽频地震仪和全球定位系统，日本已经实现了对慢地震的监测。

编译自：Nature Geoscience，2013，6：468－472

原题：Slip weakening as a mechanism for slow earthquakes