Nature：粘滑運動和巖漿摩擦熔融導(dǎo)致的擊鼓式火山地震＊

徐文杰編譯

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

2014年5月4日，Nature發(fā)表了一篇題名為“粘滑運動和巖漿摩擦熔融導(dǎo)致的擊鼓式火山地震”（Volcanic drumbeat seismicity caused by stick－slip motion and magmatic frictional melting）的文章。文章指出，火山噴發(fā)后，凝固的巖漿會在火山頂部形成圓頂。隨著巖漿的積聚上升，就形成了以離散斷層帶為界的巖頸，這個過程會伴隨發(fā)生擊鼓式地震活動。由于不斷發(fā)生地震，在巖漿積聚上升的巖頸和火山通道壁之間的一些固定位置形成粘滑運動，然而，對于這種周期運動的機制仍然存在爭議。

為此，我們在實驗室中通過巖漿－圓頂試件的高速旋轉(zhuǎn)－剪切試驗，模擬了這一粘附性滑動的過程，試驗所用樣本取自美國蘇弗里耶爾火山、蒙塞拉特火山和圣海倫斯火山。我們摩擦地滑動固體巖漿樣本，使之產(chǎn)生類似于在巖頸和火山通道壁之間的滑動。研究發(fā)現(xiàn)，這種滑動會使巖漿發(fā)生摩擦熔融，摩擦熔融起著粘性制動器的作用，即熔融形成時滑移速度減小。巖漿融化后凝固起來，接著累積壓力逐漸增大，導(dǎo)致不斷發(fā)生斷裂和滑移。因此，摩擦熔融會在粘滑過程中產(chǎn)生反饋機制，使這種運動周期性地進(jìn)行。研究表明，摩擦熔體的粘稠度有助于估算粘滑事件發(fā)生的時間間隔。因此，我們得出結(jié)論，擊鼓式地震的震級、頻率和持時與巖漿的組成成分有一定的關(guān)系。