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研究人员以实验揭示深源地震起因

法美研究人员联合发表的一份最新研究报告显示,深源地震的发生很可能由地幔中的矿物成分发生相变引发。   深源地震是指震源深度超过300公里的地震,一般发生在俯冲板块内。地球上有记录以来的最深地震发生在地下700多公里处。由于震源较深,这类地震对地表产生的危害较小,但其发生机制至今仍是未解之谜。

此前有观点认为,这类地震的发生可能与地幔岩的主要矿物组分——橄榄石发生相变有关。相变是指物质在温度、压力等外部参数发生连续变化时,从一种相态变成另一种相态的过程。

根据这种观点,随着深度与压力的增加,俯冲板块内的橄榄石会变成另一种密度更大的相态,从而导致处于俯冲状态的岩石发生断裂,引发地震。但一直以来,这种假说既无有说服力的物理模型支持,也缺乏实验依据能将矿物成分相变与极端压力和温度下的断裂联系起来。

一个由法国和美国科研人员组成的研究小组日前在新一期美国《科学》期刊上报告说,他们借助同步加速器辐射以及声学和材料领域的高端技术,在实验室中成功模拟了深源地震发生过程。

研究人员将具有橄榄石结构的锗酸镁置于2吉帕至5吉帕(1吉帕为1万个标准大气压)的连续高压和900摄氏度至1000摄氏度的连续高温条件下,他们观测到锗酸镁在由橄榄石结构晶体相变为尖晶石结构晶体过程中会发生化学键断裂,并形成新的晶核。这些键的断裂扩散极快,快速释放能量,并产生瞬间弹性波。

研究人员说,他们模拟的这一过程与深源地震极为相似,而产生的瞬间弹性波强度和数量也遵循统计地震学反应一定区域、一段时间内地震震级和数量的常用关系式,表明深源地震很有可能由地幔中矿物成分发生相变引起。

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  2015-09-11  4282 0
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