在新西蘭附近的海底下發現了一個巨大的儲水層，它可能有助於人們了解慢滑地震和構造活動的機制。研究人員在地殼深處一個消失的火山高原的沉積物和岩石中發現了一個海洋的儲水量。三維地震影像顯示，這些水位於紐西蘭海岸附近海底兩英里處，可能正在抑制紐西蘭北島的一個主要地震斷層。

在對紐西蘭希庫蘭芝俯衝帶進行勘測期間，一台地震成像儀器在一艘研究船後面拖曳。在德州大學地球物理研究所的領導下，這次勘測發現了一個埋藏在海底數英里下的巨大而古老的儲水層。圖片來源：德州大學地球物理研究所/Adrien Arnulf

慢滑地震與水

該斷層以產生慢動作地震而聞名，這種地震被稱為慢滑地震。這些地震會在數天或數週內釋放被壓抑的構造壓力，對環境無害。科學家想知道為什麼某些斷層比其他斷層更常發生這種地震。

許多慢滑地震被認為與地下水有關。然而，直到現在，還沒有直接的地質證據表明在新西蘭的這個特定斷層中存在這樣一個大型水庫。

Hikurangi 高原是1.25 億年前太平洋一系列史詩般的火山爆發的遺跡。德州大學地球物理研究所（University of Texas Institute for Geophysics）最近進行的一次地震勘測（紅色矩形）對該高原下沉到新西蘭希庫蘭芝俯衝帶（紅線）的過程進行了成像。圖片來源：安德魯-加斯

研究的第一作者安德魯-加斯（Andrew Gase）說：「我們還不能看到足夠深的地方，無法確切知道對斷層的影響，但我們可以看到，這裡下沉的水量實際上比正常情況下要高得多，”他是德克薩斯大學地球物理研究所（UTIG）的博士後研究員。

這項研究最近發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上，它是在UTIG研究人員領導的地震巡航和科學海洋鑽探的基礎上完成的。

尋求更深入的理解

加斯現在是西華盛頓大學的博士後研究員，他呼籲進行更深入的鑽探，以找到水的最終去向，這樣研究人員就能確定它是否會影響斷層周圍的壓力–他說，這是一個重要的訊息，可以幫助人們更精確地了解大地震。

水庫的起源

研究人員發現水的地點是一個巨大火山區的一部分，該火山區是1.25億年前太平洋中一股相當於美國國土面積的熔岩流沖破地球表面時形成的。這一事件是地球上已知的最大火山爆發之一，並持續了數百萬年。

加斯利用地震掃描建立了古火山高原的三維影像，他在影像中看到了厚厚的分層沉積物包圍著被掩埋的火山。他的UTIG合作者對火山岩鑽孔岩心樣本進行了實驗室實驗，發現水佔了火山岩體積的近一半。

Hikurangi 高原的地震影像揭示了地球內部的細節及其構成。黃線下的藍綠色層顯示了埋藏在岩石中的水。德州大學地球物理研究所的研究人員認為，這些水可能會抑製附近希古朗伊俯衝帶的地震。資料來源：安德魯-加斯

他說：”正常的海洋地殼一旦到了大約700 萬年或1000 萬年的年齡所含水分就應該少得多。地震掃描中的海洋地殼的年齡是正常的十倍，但仍然濕潤得多。”

加斯推測，火山爆發的淺海將一些火山侵蝕成多孔的碎裂岩石，在被掩埋的過程中像含水層一樣儲水。隨著時間的推移，岩石和岩石碎片變成了黏土，鎖住了更多的水。

對了解地震的影響

這項發現非常重要，因為科學家認為，地下水壓可能是造成透過慢滑地震釋放構造應力的條件的關鍵因素。這種情況通常發生在富含水的沉積物被斷層掩埋，將水困在地下的時候。然而，紐西蘭斷層中幾乎沒有這種典型的海洋沉積物。相反，研究人員認為，古老的火山和轉化後的岩石–現在的黏土–在被斷層吞噬的過程中攜帶了大量的水。

UTIG主任德米安-薩弗（Demian Saffer）是這項研究的合著者之一，也是這次科學鑽探任務的共同首席科學家。

他說：”這非常清楚地說明了流體與構造斷層運動方式（包括地震行為）之間的相關性。這是我們從實驗室實驗中推測出來的，也是一些電腦模擬預測出來的，但很少有明確的實地實驗能在構造板塊的尺度上測試這一點”。