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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
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楊濤：蘇門達臘海域扇前沉積物的重磁化：與成巖硬化-地震的關系
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楊濤：蘇門達臘海域扇前沉積物的重磁化：與成巖硬化-地震的關系【JGR-SE，2024】 2024-09-23 閱讀：41次 2004年12月26日，在印尼蘇門達臘西側海域發(fā)生了Mw 9.1級強震。該區(qū)域地處印度-澳大利亞板塊與歐亞板塊匯聚邊界（圖1），強震頻繁發(fā)生。然而這些地震有一個共同的顯著特點，其產(chǎn)生的破裂往往僅限于向海一側非常狹窄的范圍內。研究發(fā)現(xiàn)，相比其他海溝（如日本海溝），在蘇門達臘俯沖匯聚邊緣，輸入沉積物厚度達到了驚人的4-5km。這些巨厚的沉積輸入對于俯沖帶淺部地震的發(fā)生、破裂和滑移行為具有重要的影響和控制作用。 2016年，國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃(IODP) 362航次—蘇門答臘發(fā)震帶在蘇門答臘海域實施。對該航次U1480站位巖芯樣品的古地磁測量發(fā)現(xiàn)，年齡介于60-67 Ma的尼科巴扇扇前沉積物具有非常淺（<20°）的古地磁傾角，遠遠小于其期望值（~53-64°）。為了理解其成因機制及其與上述巨厚沉積輸入和地震之間的關系，我校地球物理與信息技術學院楊濤教授及其合作者選取扇前序列樣品，通過系統(tǒng)的古地磁學和巖石磁學測量與分析（圖2），以及配套樣品掃描電鏡和能譜分析，取得了以下發(fā)現(xiàn)和認識： （1）扇前序列中，火成巖的磁性載體主要是粗顆粒的假單疇到多疇鈦磁鐵礦，且保存相對完整；相比之下，扇前沉積物的磁性載體主要是細顆粒的超順磁到單疇(SP/SD)磁鐵礦，且發(fā)生強烈蝕變；同時沉積物裂隙中存在大量的重晶石（圖3）。綜合分析表明，在上覆尼科巴扇的快速埋藏作用下，扇前沉積物脫水形成的熱液流體導致其發(fā)生了顯著的重磁化。 （2）熱模擬結果表明，扇前沉積物的埋藏溫度可以達到60°C左右，非常有利于沉積物中蒙脫石向伊利石轉變，同時釋放出大量的Fe2+離子。這些Fe2+離子是形成次生SP/SD磁鐵礦的重要來源。因此，尼科巴扇埋藏作用導致的蒙脫石向伊利石轉變對沉積物重磁化也具有一定的貢獻。 （3）基于古地磁傾角對應的古緯度，參考印度板塊視極移曲線（圖4）推斷，扇前沉積物重磁化開始于漸新世早期。然而，根據(jù)沉積速率估算，尼科巴扇在距今1.8 Ma左右接近現(xiàn)今厚度（~1250 m），表明重磁化極有可能主要發(fā)生于近~1-2 Ma。 上述研究表明，輸入沉積物脫水與成巖作用不僅可以影響和控制地震的破裂與滑移行為，而且可能會導致沉積物發(fā)生重磁化，表明匯聚板塊邊緣沉積物的古地磁學與巖石磁學研究，有助于刻畫對地震破裂和傳播具有重要影響的成巖狀態(tài)與物理化學條件。 圖1 IODP 362航次站位分布圖以及U1480站位巖性柱狀圖 圖2 代表巖芯樣品的巖石磁學特征 圖3 代表巖芯樣品掃描電鏡圖像，顯示扇前沉積物中磁鐵礦發(fā)生強烈蝕變 圖4 由巖芯樣品古地磁傾角計算的古緯度與印度板塊視極移曲線(Acton, 1999; Torsvik et al., 2012)對比 該研究受到國家自然科學基金（41874105）的資助。成果近期發(fā)表在國際地學專業(yè)期刊《Journal of Geophysical Research：Solid Earth》上：Yang, T., Petronotis, K. E., Acton, G. D., Zhao, X., Chemale, F., Jr., & Vasconcelos, P. M. (2024). Remagnetization of pre‐fan sediments offshore Sumatra: Alteration associated with seismogenic diagenetic strengthening. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2023JB028460. 全文鏈接：https://doi.org/10.1029/2023JB028460 |
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