固体地球物理学术报告通知-20170407 高翔 研究员

地表热流观测可为研究俯冲断层的运动形态提供重要的信息。断层运动会产生热量，不同强度的断层生成不等的摩擦热。地表热流包含这些热信号，因此它是估算俯冲断层摩擦生热量的有效途径。以全球多处俯冲带实测热流为约束估算摩擦热，发现俯冲断层的强度都很弱，这与弧前应力研究结果一致。通过对比分析，进一步发现有大地震发生的俯冲断层相对于蠕变滑动的俯冲断层生成更少的摩擦热，说明有大地震发生的俯冲断层强度更弱。俯冲断层强度的差异可由俯冲洋壳的粗糙度来解释，光滑的俯冲洋壳导致更弱的断层并易产生大地震。通过地表热流也可估算俯冲断层的温度，进而分析断层的流变性质（脆性摩擦与黏性蠕滑等）。浅部的低温环境使得断层呈脆性，对应于常规地震带，深部的高温环境一般使断层呈黏性，表现为无震蠕滑。在某些俯冲带，地幔楔角附近的高压流体使断层在这一深度又重新呈现脆性，对应于幕式震颤与慢滑移。在地震带和慢滑移带之间，断层呈半脆性或黏性。这一热岩石学控制的俯冲断层流变学模型解释了地震带与慢滑移带在空间上的分离和多种看似不相关甚至矛盾的慢地震观测现象。