深源地震

震源深度超過300公里的地震

震源深度超過300公里的地震,叫做深源地震。到2014年為止,已知的最深的地震震源是720公里。深源地震約佔地震總數的4%,所釋放的能量約佔地震總釋放能量的3%。深源地震大多分佈於太平洋一帶的深海溝附近。深源地震一般不會造成災害。

產生原因


早期的地震學有一個認識上的局限,就是認為所有的構造地震都是很淺的。當時的地質學家也認為,地震不可能發生在特別深的地方。
板塊構造學說,是把淺源地震和深源地震聯繫在一起的。在俯衝型的板塊邊界上,最初由擴張而產生的海洋岩石層板塊在俯衝帶上最終找到自己的歸宿,與地幔對流有關的“傳送帶”的運動導致了深源地震的發生。板塊構造運動同樣是淺源地震的動力來源。全球大多數地震都發生在板塊邊界上。

特徵

空間特徵
深源地震震源深度大於70km,絕大部分發生在消減岩石圈的地方,即與板塊俯衝相關區域在空間上它們常常在距板塊表層幾km內平行於俯衝板塊呈帶狀分佈。 
數量特徵
從美國地質調查局USGS官網上獲得1973年震級大於5級的地震數據。深源地震數量略多於總地震數的1/5,可見深源地震在數量上是不容忽視的。Frohlich6對世界範圍內地震的發生頻率按照深度進行統計,地震發生的數量是隨著震源深度的加深而減少在30~50km有一個顯著的上升隨後中源地震頻率隨著深度變化成冪指數減少直到350km附近時地震強度達到了一個最小值300以下為深源地震存在兩個明顯峰值在400~600km再次增加600~680km突然停止。 
地震學特徵
大量的觀測和研究發現,深源地震與淺源地震在震級分佈範圍、震源-時間函數、破裂速度和應力降等方面都相似,甚至淺源地震的動態觸發機制也可以在深源地震中起作用並且這種動態觸發的地震通常發生在地震區下面或附近的無震區。

分類


從20年代開始,越來越多的觀測數據表明,構造地震可以分成兩類。淺源地震,大多發生在地表以下30km深度以上的範圍內;而中深源地震,最深的可以達到650km左右,並且形成一個傾斜的地震帶——稱為本尼奧夫帶。
地震震動的震源深度小於70公里;地震的震源深度在70-300公里之間;深源地震的震源深度大於300公里。一年內全球所有地震能量的釋放,有85%來自淺源地震,而且發生在地下5-10公里範圍內的地震居多。
深淵超級級,是指發生在距離地球表面400千米以上的深源地震,其破裂速度要比一般地震快得多。這一發現將有助於地震學家了解深源地震的發生機制,並更好地評估某些斷層的危害。
隨著科學家對發生在地球表面斷層的斷層了解的加得,對其引發機制也有所了解。
深源地震
深源地震

研究發現


深源地震
深源地震
2014年7月加州聖地亞哥分校斯克里普斯海洋學院的科學家們已經發現發生在距離地球表面400千米以上的深源地震。地震學家記錄了很多地震資料,在這些資料裡面一場地震的破裂速度要比以橫波形式向外傳播的地震能快更快些“超剪切”地震的破裂速度達到了4千米每秒及以上。

分佈範圍


亞洲

中國及其周鄰四大中深源地震區多位於各板塊的交界帶上,地震活動強度最大的地區為吉林——日本深震區,其次為台灣中深震區,中印緬交界區和新疆——興都庫什中深震區的地震強度相當;並且後面兩者的地震頻次在55km,110km和220km左右深度出現了多震層位式的高值;由深度資料推斷板塊間的作用方式來看,太平洋板塊向歐亞大陸的擠壓是一個由淺入深的過程,在不同的部位有不同的俯衝角度,印度板塊向歐亞大陸的推擠,表現為前者垂直插入後者之中,俯衝現象不明顯。
1963年發生在印度尼西亞伊里安查亞省北部海域的地震,震源深度達768公里。

中國

截止2008年6月,中國自1904年以來共發生深源地震22次,其中7級以上的地震只有5次。它們的地理分佈非常局限,僅分佈在吉林省的延吉安圖琿春和黑龍江省的穆棱東寧牡丹江一帶,大致呈北偏西方向展布,震源深度一般為400—600公里,震級5—7.5級。
2013年4月6日8時29分發生在中、俄交界的一次5.8級地震,和前一天在相同位置相同震源深度發生的6.5級地震,震源深度均達到570公里,是目前中國震源最深的地震。
05月24日13時44分在鄂霍次克海(北緯54.9度,東經153.3度)發生8.2級地震,震源深度600千米。9月1日根據中美地震學者研究表明2013年5月24日發生於鄂霍次克海的8.2級地震創下震級和能量釋放最高紀錄;這一深源地震釋放出大約36兆噸TNT炸藥爆炸的能量,相當於約2300個廣島原子彈爆炸的威力。

成因分析


2013年9月,法美研究人員聯合發表的一份研究報告顯示,深源地震的發生很可能由地幔中的礦物成分發生相變引發。此前有觀點認為,這類地震的發生可能與地幔岩的主要礦物組分——橄欖石發生相變有關。
相變是指物質在溫度、壓力等外部參數發生連續變化時,從一種相態變成另一種相態的過程。根據這種觀點,隨著深度與壓力的增加,俯衝板塊內的橄欖石會變成另一種密度更大的相態,從而導致處於俯衝狀態的岩石發生斷裂,引發地震。但一直以來,這種假說既無有說服力的物理模型支持,也缺乏實驗依據能將礦物成分相變與極端壓力和溫度下的斷裂聯繫起來。
一個由法國和美國科研人員組成的研究小組在美國《科學》期刊上報告說,他們藉助同步加速器輻射以及聲學和材料領域的高端技術,在實驗室中成功模擬了深源地震發生過程。研究人員將具有橄欖石結構的鍺酸鎂置於2吉帕至5吉帕(1吉帕為1萬個標準大氣壓)的連續高壓和900攝氏度至1000攝氏度的連續高溫條件下,他們觀測到鍺酸鎂在由橄欖石結構晶體相變為尖晶石結構晶體過程中會發生化學鍵斷裂,並形成新的晶核。這些鍵的斷裂擴散極快,快速釋放能量,併產生瞬間彈性波。研究人員稱,他們模擬的這一過程與深源地震極為相似,而產生的瞬間彈性波強度和數量也遵循統計地震學反應一定區域、一段時間內地震震級和數量的常用關係式,表明深源地震很有可能由地幔中礦物成分發生相變引起。