太平洋西北沿岸地壳正在破裂

研究团队以前所未有的清晰度，观察到一个罕见的地质事件：一个俯冲带（即一个板块下沉于另一板块之下的断裂带）正在主动破裂。这项发现为解析地壳动态过程提供了新视角，并对太平洋西北地区未来的地震风险提出了重要问题。

俯冲带是地球上最强大的地质系统之一，不仅推动着大陆运动，还引发灾难性地震和火山爆发，同时将地壳回收至地幔。然而，这些庞大的系统并非永恒。如果俯冲带永不消亡， continents would perpetually collide，海洋将消失，地球的地质历史也会被抹去。数十年来，科学家一直在追问：究竟是什么促使这些系统走向终结？

就在温哥华岛附近的卡斯卡迪亚地区，胡安·德·富卡和探险者板块正缓慢下沉于北美板块之下。研究团队结合了地震反射成像（类似地球内部的“超声波”）与大量地震数据，得以观察到正在破裂的俯冲带。

这一地震数据采集来自2021年由美国国家科学基金会支持的卡斯卡迪亚地震成像实验（CASIE21）。船上科研人员向海底发送声波，通过15公里长的水下传感器流追踪反射回波，获得区域构造的详细图像，揭示板块深层破裂及断层。

“这次我们首次清楚地看到俯冲带正在死亡的过程。不是全盘关闭，而是一点点分裂出微型板块和新边界，像火车逐节出轨。”Shuck说。

研究团队发现，海洋板块被裂缝切割，其中一个巨大的断层导致板块下沉约五公里。“这一巨型断层正将板块分裂，尚未完全断开，但已十分接近。”地震记录证实了这一点：沿着长达75公里的裂缝，部分区域还有地震活动，而部分则异常安静。Shuck解释道：“一旦某部分完全断裂，岩石间不再受力，该处就不再产生地震。”地震缺失区表明板块已断开，并且缺口正在缓慢扩大。

研究显示这一瓦解过程为“阶段性”或“分段性”终结。不是整块板块突然断裂，而是逐步分裂成各段。转换断层——板块间相对滑动的断层——起着关键作用，像剪刀一样切割板块，使部分脱离、形成微型板块，其余部分继续俯冲，直到下一次断裂。

每次分裂都耗时数百万年，但累积起来最终终结整个俯冲系统。这种分段式破裂解释了地质史上一些谜题，比如遗留的板块碎片和异常的火山活动。太平洋下加利福尼亚海域发现的微型化石板块，就是古法拉隆板块裂解的证据。以往科学家只知这些碎片与死去的俯冲带有关，却不明其机制。如今卡斯卡迪亚以实际过程补齐了这一环节：俯冲带不是一次性塌陷，而是逐步分裂留下一系列微型板块作为证据。

这一过程尚未结束。每块碎片的分离都会重塑地表。破裂边缘可能形成“板块窗口”，使地幔热物质上涌，促发火山爆发。板块边界迁移、新微型板块诞生，循环不断。“这是渐进式瓦解，与地质记录中火山岩序列的年代演变高度吻合。”Shuck说。

未来，研究人员将探索这些断裂带上是否可能发生大地震，或断裂带改变地震破裂传播路径。虽然研究有助于优化地震模型，但并未改变卡斯卡迪亚现阶段的人类时间尺度下的地震风险展望。该区域仍有发生巨型地震和海啸的能力，深入理解新断裂如何影响破裂模式，将有助于改进太平洋西北地区的地震 hazard 模型。

编译自/ScitechDaily