本报讯 深地震是地球科学中的一个未解之谜。5月16日,记者从中国科学技术大学获悉,该校李泽峰研究员课题组利用机器学习对全球3000余个中大震级地震进行了系统分析,证明了地震破裂过程的差异是由地球刚度随深度变化导致的,与地震的具体产生机制无关。这一结论,纠正了该领域长达30年的错误解释。
地震学家根据岩石脆韧性、地震发生频次随深度的变化特征,将地震分为浅源地震(0-60千米)、中源地震(60-300千米)和深源地震(300-700千米),其中浅源地震简称为浅地震,中源地震和深源地震统称为深地震。世界上绝大部分地震都属于浅地震。深地震发震数量则较少,约占全球地震的4%,通常情况下不会造成严重灾害。不过弄清楚深地震的成因和破裂过程,有助于人们更好地理解地震的物理机制、俯冲板块的性质以及地球内部的动力过程。
近30年间,地震学家发现了深地震与浅地震具有不同的破裂特征,且认为这些不同可能是由深地震独特的产生机制导致,如脱水脆化、热失稳和橄榄石相变等,但具体成因至今仍没有定论。
在此次研究中,李泽峰课题组创新性地设计了一系列机器学习实验,对全球3000多个中大地震进行了分类和相关性分析。结果显示,深地震和浅地震破裂过程的差异只与地球岩石的刚度有关,与具体的地震产生机制无关。这一研究成果发表在国际学术期刊《自然-地球科学》。
这个结论推翻了地震领域以往30年来的主流猜想,同时对地震预警以及浅地震灾害评估具有重要的指导意义。李泽峰介绍,如果两地同样发生了7级地震,发生在岩石刚度较低的超浅地震(如海啸地震)会有更长的持续时间以及更大的破裂面积,可能造成超出预期的破坏。
在此基础上,研究团队提出了新的基于介质刚度校正的地震标度律,将地震学界沿用超过半个世纪的自相似理论拓展到不同深度不同岩石种类的地震。李泽峰介绍,传统地震标度律认为,地震的大小和时空尺度遵从一定比例关系,但这一关系并不适用于不同深度的地震。而新标度律提出,在去除岩石刚度影响后,不同深度、介质的地震时空尺度仍能够遵循相同的比例关系,这一发现深化了人们对地震物理本质的理解。
合肥通客户端-合报全媒体记者 刘畅司晨
江淮晨报 2023-05-17
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