震源深度超过300公里的地震,叫做深源地震。到2014年为止,已知的最深的地震震源是720公里。深源地震约占地震总数的4%,所释放的能量约占地震总释放能量的3%。深源地震大多分布于
太平洋一带的深海沟附近。深源地震一般不会造成灾害。
产生原因
早期的地震学有一个认识上的局限,就是认为所有的构造地震都是很浅的。当时的地质学家也认为,地震不可能发生在特别深的地方。
板块构造学说,是把
浅源地震和深源地震联系在一起的。在俯冲型的板块边界上,最初由扩张而产生的海洋岩石层板块在俯冲带上最终找到自己的归宿,与
地幔对流有关的“传送带”的运动导致了深源地震的发生。板块构造运动同样是浅源地震的动力来源。全球大多数地震都发生在板块边界上。
特征
空间特征
深源地震震源深度大于70km,绝大部分发生在消减
岩石圈的地方,即与板块俯冲相关区域在空间上它们常常在距板块表层几km内平行于俯冲板块呈带状分布。
数量特征
从美国地质调查局USGS官网上获得1973年震级大于5级的地震数据。深源地震数量略多于总地震数的1/5,可见深源地震在数量上是不容忽视的。Frohlich6对世界范围内地震的发生频率按照深度进行统计,地震发生的数量是随着震源深度的加深而减少在30~50km有一个显著的上升随后中源地震频率随着深度变化成幂指数减少直到350km附近时地震强度达到了一个最小值300以下为深源地震存在两个明显峰值在400~600km再次增加600~680km突然停止。
地震学特征
大量的观测和研究发现,深源地震与
浅源地震在震级分布范围、震源-时间函数、破裂速度和应力降等方面都相似,甚至浅源地震的动态触发机制也可以在深源地震中起作用并且这种动态触发的地震通常发生在地震区下面或附近的无震区。
分类
从20年代开始,越来越多的观测数据表明,构造地震可以分成两类。浅源地震,大多发生在地表以下30km深度以上的范围内;而中深源地震,最深的可以达到650km左右,并且形成一个倾斜的地震带——称为本尼奥夫带。
地震震动的震源深度小于70公里;地震的震源深度在70-300公里之间;深源地震的震源深度大于300公里。一年内全球所有地震能量的释放,有85%来自
浅源地震,而且发生在地下5-10公里范围内的地震居多。
深渊超级级,是指发生在距离
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。这一发现将有助于地震学家了解深源地震的发生机制,并更好地评估某些
断层的危害。
随着科学家对发生在地球表面断层的断层了解的加得,对其引发机制也有所了解。
研究发现
2014年7月加州
圣迭戈分校斯克里普斯海洋学院的科学家们已经发现发生在距离地球表面400千米以上的深源地震。地震学家记录了很多地震资料,在这些资料里面一场地震的破裂速度要比以横波形式向外传播的地震能快更快些“超剪切”地震的破裂速度达到了4
米每秒及以上。
分布范围
亚洲
中国及其周邻四大中深源地震区多位于各板块的交界带上,地震活动强度最大的地区为
吉林省——日本深震区,其次为台湾中深震区,中印缅交界区和新疆——兴都库什中深震区的地震强度相当;并且后面两者的地震频次在55km,110km和220km左右深度出现了多震层位式的高值;由深度资料推断板块间的作用方式来看,
太平洋板块向欧亚大陆的挤压是一个由浅入深的过程,在不同的部位有不同的俯冲角度,印度板块向欧亚大陆的推挤,表现为前者垂直插入后者之中,俯冲现象不明显。
1963年发生在
印度尼西亚伊里安查亚省北部海域的地震,震源深度达768公里。
中国
截止2008年6月,中国自1904年以来共发生深源地震22次,其中7级以上的地震只有5次。它们的地理分布非常局限,仅分布在
吉林省的
延吉市、
安图县、珲春和
黑龙江省的
穆棱市、
东宁市、
牡丹江市一带,大致呈北偏西方向展布,震源深度一般为400—600公里,震级5—7.5级。
2013年4月6日8时29分发生在中、俄交界的一次5.8级地震,和前一天在相同位置相同震源深度发生的6.5级地震,震源深度均达到570公里,是目前中国震源最深的地震。
05月24日13时44分在
鄂霍次克海(北纬54.9度,东经153.3度)发生8.2级地震,震源深度600千米。9月1日根据中美地震学者研究表明2013年5月24日发生于鄂霍次克海的8.2级地震创下震级和能量释放最高纪录;这一深源地震释放出大约36兆吨TNT炸药爆炸的能量,相当于约2300个广岛原子弹爆炸的威力。
成因分析
2013年9月,法美研究人员联合发表的一份研究报告显示,深源地震的发生很可能由
地幔中的矿物成分发生
相变引发。此前有观点认为,这类地震的发生可能与
地幔岩的主要矿物组分——
橄榄石发生相变有关。
相变是指物质在温度、压力等外部参数发生连续变化时,从一种相态变成另一种相态的过程。根据这种观点,随着深度与压力的增加,俯冲板块内的橄榄石会变成另一种密度更大的相态,从而导致处于俯冲状态的岩石发生断裂,引发地震。但一直以来,这种假说既无有说服力的物理模型支持,也缺乏实验依据能将矿物成分相变与极端压力和温度下的断裂联系起来。
一个由
法国和美国科研人员组成的研究小组在美国《科学》期刊上报告说,他们借助
同步辐射以及
声学和材料领域的高端技术,在实验室中成功模拟了深源地震发生过程。研究人员将具有
橄榄石结构的锗酸镁置于2吉帕至5吉帕(1吉帕为1万个标准大气压)的连续高压和900
摄氏度至1000摄氏度的连续高温条件下,他们观测到锗酸镁在由橄榄石结构
晶体相变为尖晶石结构晶体过程中会发生
化学键断裂,并形成新的晶核。这些键的断裂扩散极快,快速释放能量,并产生瞬间弹性波。研究人员称,他们模拟的这一过程与深源地震极为相似,而产生的瞬间弹性波强度和数量也遵循统计地震学反应一定区域、一段时间内地震震级和数量的常用关系式,表明深源地震很有可能由
地幔中矿物成分发生相变引起。
参考资料
地震科普.国家地震科学数据中心.2023-12-22