新西兰最大地震的源头——Hikurangi俯冲带，藏着哪些秘密

人们认为，一旦在新西兰北岛触发一场大地震和海啸，将足以造成数万人死亡、近1500亿纽币损失。

现在，科学家们已经接近回答有关新西兰高风险的Hikurangi俯冲带最重要问题：是什么控制着这个系统的阀门。

作为我们最大的断层带以及自然灾害的源头，Hikurangi俯冲带由太平洋板块和澳大利亚板块在新西兰下方的交汇处形成，这里混乱的地质环境产生了大量被压抑的能量。

最近发生的俯冲带灾难，如2011年东日本大灾难和2004年印度洋地震海啸灾难，已经表明了当所有能量在“特大逆冲区”地震中突然释放会发生什么。

未来，这种情况可能会在这里发生，而且发生的可能性比我们想象得还要大：科学家给出了未来50年内新西兰北岛地下发生8.0级地震的可能性为四分之一。

就在本月，他们警告说，即使假设四分之三的人能够及时撤离，一场大海啸依然可能导致超过22,000人死亡、近26,000人受伤。

这种始终存在的威胁，凸显了弄清楚Hikurangi系统中一个神秘但影响巨大的部分的紧迫性：无声地震。

这种现象也被成为“慢滑移地震”（slow-slip earthquakes）——断层在几周到几个月内移动数十厘米，而地表却感觉不到，这也被认为是累积压力的关键释放阀。

一般来说，学界认为地壳的构成在处理压力方面发挥着重要作用。

当岩层较软且较湿润时，板块会缓慢滑动；但当较干燥且易碎时，它们可以储存能量，直到在剧烈的特大地震中坍塌。

这些地质剖面以及介于两者之间的所有地质剖面都可以在Hikurangi俯冲带内找到，这解释了为什么该区域会发生如此大范围的地震类型。

在过去的十年中，它已成为希望揭开“慢滑移地震”秘密的国际科学家的天然实验室，这可能有助于更好地预测未来事件。

Hikurangi俯冲带分布。

科学家们已经了解海底山脉移动所捕获的流体如何形成水合物以及削弱俯冲带断层，从而实现慢滑移，而且这种活动往往会定期发生。

他们的工作表明，俯冲构造板块顶部有一层不渗透的岩层，将液体密封在下面岩石层的孔隙内。

当这种液体在密封层内积聚时，压力会增加到引发“慢滑移地震”的程度，然后会破坏密封层，使岩石暂时破裂并吸收液体。

几个月内，岩石愈合，恢复到最初的渗透性——并且循环重新开始。

现在，在一项刚刚发表的研究中，科学家们利用之前从Hikurangi边缘附近的慢滑移热点收集的岩石证明了这一过程。

该研究的主要作者、德克萨斯大学奥斯汀分校Nicola Tisato博士表示：“我们使用代表深层岩石的岩石，首次证明渗透率正在控制（慢滑移事件）。”

该研究的合著者Laura Wallace博士是第一个记录Hikurangi边缘发生慢滑移现象的人，她表示，这些发现使我们更接近于将更广泛的情况整合在一起。

“这增加了一些关于断层阀过程如何工作、流体循环如何在俯冲带工作的额外数据约束——如果这确实是驱动这些事物周期性原因的话。”她说。

最吸引人的可能性是最终能够建立一个令人信服的模型，可以在地震发生前预测地震。

慢滑移示意图。Source / GNS Science

美国一个研究小组正在分析Hikurangi边缘其他地区的岩石样本，了解为什么慢滑移在某些地方比其他地方更频繁地发生。

“我们必须弄清楚为什么在Hikurangi边缘北部存在（更多的）慢滑移，而在Hikurangi边缘南部存在较少的慢滑移。”Tisato说。

“如果我们弄清楚原因，就可以向预测（地震）迈出一步。”

与此同时，回到新西兰，GNS研究人员已经开始模拟滞留流体对一直延伸到Kermadec俯冲带的特大逆冲区地震的影响，并计划将这项工作扩展到整个西南太平洋。

（本文作者Jamie Morton是专注于新西兰科学和环境领域的记者，他2011年加入新西兰先驱报，撰写内容涵盖从环境保护、气候变化到自然灾害和新技术等方方面面。）