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水下网络捕捉地壳慢动作

2017-11-17 09:21| 发布者: admin| 查看: 199| 评论: 0|原作者: 张章|来自: 中国科学报

摘要: 近日,Cruz-Atienza和墨西哥及日本的同事将开始一次巡航,将传感器安装在墨西哥格雷罗州的海床上。然后,研究人员会释放波浪滑翔机,收集传感器数据。 ...

 

研究人员开始部署波浪滑翔机。图片来源:LIQUID ROBOTICS

在墨西哥国立自治大学的一个灯光昏暗的装载码头上,地球物理学家Víctor Cruz-Atienza从一个木箱里取出一个可以帮助解决地球物理之谜的装置。

透过填充材料,人们可以看到一架黄色的水下滑翔机,它的大小和形状就像一块厚实的冲浪板,并有适宜在水下航行的机翼,以便在海面上追踪经过编程的路径。

近日,Cruz-Atienza和墨西哥及日本的同事将开始一次巡航,将传感器安装在墨西哥格雷罗州的海床上。然后,研究人员会释放波浪滑翔机,收集传感器数据。而这些数据可以透露,有朝一日可能会产生大地震的压力,是在海面上积聚,还是在悄悄消散。

这些传感器是由墨西哥和日本联合资助的地震探测网络的一部分。该网络斥资600万美元,其中约 200 万美元来自墨西哥国内的捐助,剩余款项则来自日本“科学技术研究伙伴关系促进可持续发展”项目的支持。其中包括近70个新的地震仪和陆基以及海底GPS站。

该项目所得出的成果可能会影响到数千万人。墨西哥中部的太平洋沿岸大部分地区都处在地震带上。墨西哥西海岸是科克斯板块与北美板块的交界处,而科克斯板块下沉到北美板块之下,形成了所谓的俯冲带。俯冲带每隔一段时间就会爆发一次地震,由此释放板块之间相互挤压碰撞而积累的能量。

9月,墨西哥城以南100多公里处发生7.1级地震,导致38座建筑坍塌,369人死亡,其中228人为墨西哥城居民。之后不久,墨西哥南部海域发生8.2级地震,近百人死亡,墨西哥城多处城区震感强烈。

而格雷罗间隙靠近海岸线,位于墨西哥城的西南方,距其大约有 320 公里远。而且,格雷罗间隙的一个区域已经一个多世纪没有发生剧烈的地震活动了,这表明那里积聚的压力或许在不久的将来会引发一场大地震。因为它临近墨西哥城,所以科学家格外担忧,他们预测,这里不断积累的能量有朝一日可能导致8级甚至8级以上的大地震。

但最近,一种新假说出现了:也许格雷罗间隙的大部分压力已经被令人费解的“缓慢滑动事件”所缓解。在这种情况下,这块细长地壳在几周或几个月里移动了几厘米,而不是在普通地震中那样在数秒钟内剧烈运动。

慢滑事件还发生在20多年前的美国华盛顿州、俄勒冈州和加拿大不列颠哥伦比亚省的卡斯卡迪亚俯冲带。从那以后,世界各地的俯冲带都曾观察到这一现象。

“它们是非常普遍的,也是断层运动的基本组成部分。”新西兰GNS科学公司研究人员、得克萨斯大学地球物理学家Laura Wallace说。但它们很容易被忽视。

“格雷罗是做慢地震科学最好的地方之一。”Cruz-Atienza的主要合作者、京都大学地震学家Yoshihiro Ito说。

而且,墨西哥国立自治大学地球物理学家Vladimir Kostoglodov已经观察到格雷罗间隙通过慢滑释放压力。多年来,在格雷罗海岸附近的GPS站逐渐向东北方向移动,这表明大陆板块正在变形,并在大洋板块的压力下积聚压力。

但每隔3.5到4年,GPS站就会被带回到接近起点的位置,这暗示着似乎发生了一个缓慢的滑动事件,地壳在6个月里移动约10厘米。在这些事件中,如此多的运动变化释放出的能量相当于7.6级地震,但缓慢而无害。

然而,慢速滑动可能是“一把双刃剑”, Wallace说,在一个地方缓解压力会增加其他地方的地震风险。根据2016年《自然—地球科学》杂志的一篇论文,2014年,一场缓慢滑动事件重新分配了格雷罗间隙西北部的地震应力,并引发了7.3级地震。而且,在日本和智利发生重大地震之前,缓慢滑动事件也发生了。

科学家希望新的海底网络能让他们详细了解缓慢滑动事件是否延伸到大洋板块和大陆板块相遇的海沟。如果不是这样,格雷罗间隙仍有地震风险,并很可能会引发海啸,摧毁阿卡普尔科和其他沿海地区。

“更好地理解能导致海啸发生在近海板块边界的地震的可能性至关重要。而墨西哥的海底网络是唯一能达到这一目的的方法。”Wallace说。

这次科研巡航从11月10日到23日,这是科学家研究格雷罗间隙下一个慢滑事件的开始,与上一次事件时隔3年9个月。“我们希望能抓住它。”墨西哥国立自治大学地震学家Vala Hjrleifsdóttir说。她和Cruz-Atienza及Ito还将部署波浪滑翔机,并利用来自传感器的声呐信号和GPS卫星的位置信息确定海底的精确位置。

当研究人员明年返回时,他们将看到格雷罗间隙是否已经移动。如果他们幸运的话,这是一场缓慢的地震的反向作用。如果慢速滑动保持向北移动,就表示滑动正在缓解附近的压力,而墨西哥城居民可以松口气了


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