深部結構成像揭示俯沖帶弧-弧碰撞與弧后地震成因機制
中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室研究員王志，在日本東北-千島群島俯沖帶的弧-弧碰撞與地震孕育機制的相關研究上取得新進展，揭示2018年日本北海道6.6級弧后地震主要由日本東北島弧與千島群島島弧相互碰撞，以及俯沖板塊脫水的聯合作用引起。相關研究近日發表于《地球和行星內部物理學》上。
俯沖帶是地表構造形變、地表圈層與地球深部圈層物質和能量交換的重要場所。位于西太平洋俯沖帶的東北日本-千島群島俯沖帶（NE Japan-Kuril）是俯沖板塊俯沖形態和方向發生轉折的交接區，該區域的板塊俯沖過程與地震成因之間存在何種關聯目前仍然不太清楚。
研究人員采用多參數聯合反演技術，通過對大量的海-陸聯測地震波走時數據聯合反演，獲得了日本北海道俯沖帶的殼-幔三維多參數結構。研究結果表明，由于日本東北島弧（NE Japan arc）與千島群島島弧(Kuril arc)的劇烈碰撞，在背弧區形成了低速-高速-低速的類似三明治構造的深部速度結構特征，而2018年北海道6.6級主震發生在三明治構造的高-低速度變化的邊界，余震都位于高速度區域，并且在主震的左側存在一個來自上地幔的顯著的低速度和高泊松比異常體。研究認為該深部構造特征主要是由弧-弧碰撞及俯沖板塊的脫水聯合作用引起的。由于來自俯沖板塊脫水作用的流體不斷被擠入到震源區的高-低速度過渡帶，其流體應力不斷升高，導致其高速度的剛性塊體的巖石機械強度降低，從而引起巖石脆性形變而誘發地震。
弧-弧碰撞是俯沖帶的重要動力學過程之一，了解其碰撞機制及其關聯的構造形變，如地震和火山活動，對于進一步認識俯沖帶的深部動力學過程十分重要。本研究以位于西太平洋俯沖帶的日本東北俯沖板塊-千島群島俯沖板塊交接處的弧-弧碰撞為例，對其深部構造及地震成因開展了詳細研究，為認識和闡明俯沖帶的弧-弧碰撞過程及構造形變響應機制提供了參考信息。
本項研究成果獲得國家自然科學基金重點和面上項目資助。
相關論文信息：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920121001035
弧后地震成因與弧-孤碰撞響應機制圖
