2022年8月17日，《地球物理通訊》（Geophysical Research Letters）刊發文章《蛇紋岩在加州蠕動斷層中的碳酸化作用》（Carbonation of Serpentinite in Creeping Faults of California）稱，伍茲霍爾海洋研究所一項新研究發現地質碳封存引發的蛇紋岩的碳化作用可能進一步增強地震蠕變的潛力，從而限制發生大地震的可能性。
約束構造斷裂帶岩石力學性質與潤滑流體之間的關係是了解其孕震潛力的關鍵。加利福尼亞州的聖安地列斯斷層（SAF）以其大而罕見的地震而聞名。然而，SAF的某些部分反而以小到中等強度的頻繁地震和高速率的連續或偶發無震蠕變為特徵。加州中部和北部的幾個大型走滑斷層通過地震蠕變消減板塊運動的影響。隨著構造應變以准穩態運動釋放，降低了沿這些區段發生大地震的可能性。雖然關於地震蠕變的根本原因還沒有達成共識，但含水流體和機械強度較弱的、增強速度的礦物似乎發揮了核心作用。研究人員將野外觀測和熱力學模型相結合，研究加利福尼亞蠕變斷層中蛇紋岩、矽碳酸鹽岩和富二氧化碳水流體之間的可能關係。研究人員還認識到在SAF中引起抗震蠕變的幾種可能的潛在機制，並指出由於SAF系統的某些部分的抗震蠕變率顯著更高，因此存在一種額外或不同的機制——蛇紋岩的碳化，需要考慮蠕變的全部範圍。研究發現，蛇紋石的碳化會導致滑石和菱鎂礦的形成，其次是形成二氧化矽—碳酸鹽岩石。雖然大量的二氧化矽—碳酸鹽岩石暴露表明完全碳化，但蛇紋石承載的富含二氧化碳的泉水在升高的溫度下被滑石強烈過飽和。因此，蛇紋岩的碳化可能在SAF系統的部分地區進行，並與其他滑石形成模式一起運行，進一步增強抗震蠕變的可能性，從而限制大地震的可能性。研究人員表示，將二氧化碳添加到地幔岩石中形成了滑石，這是礦物碳化或碳封存過程，以前沒有在地震形成或地震自然預防的背景下進行過研究。利用基本的地質約束條件，該項研究顯示了這些碳酸鹽蝕變的地幔岩石的位置，以及沿著加州斷層線的哪些地方有富含二氧化碳的泉水。事實證明，當繪製這些岩石類型的發生和分布，以及加州富含二氧化碳的泉水的發生情況時，發現它們都沿著聖安德烈亞斯斷層的排列，在那裡沒有發生大地震。地質證據表明，這種礦物碳化過程正在發生，滑石是該過程的中間反應產物。
研究人員稱，研究所得出的理論模型表明SAF的碳封存過程正在積極幫助潤滑斷層並最大限度地減少SAF發生強地震。此外，這種機制也可能存在於其他斷層系統中。因為富含二氧化碳的水性流體和超鎂鐵岩在年輕的造山帶和俯衝帶中尤為常見，因此通過礦物碳化形成滑石可能在控制全球主要構造斷層的地震行為方面發揮關鍵作用。
轉載本文請註明來源及作者：中國科學院蘭州文獻情報中心《地球科學動態監測快報》2022年第17期，劉文浩 編譯。