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深部地震 (Intermediate-Depth Earthquake, IDE)。這些機制目前還未被完全了解,

不過許多假說已被提出 [Green and Houston, 1995 and Prieto et al., 2013],以下介紹 兩種關於中深部地震發生機制的假說:脫水脆化作用 (dehydration embrittlement) 與熱失控模型 (thermal runaway)。 [Peacock and Wang, 1999; Peacock, 2001; Hacker et al., 2003]。

另一個假說是熱失控模型 [Prieto et al., 2012 ; Prieto et al., 2013 ; Thielmann et al., 2015 ; Thielmann,2017]。在板塊隱沒之前,大量的正斷層發育,在斷層附近的 岩石粒徑受摩擦破壞而變小。海洋岩石圈隱沒之後,這些粒徑小的物質在中深部 地區增加斷層滑動的可能性。在高岩壓的環境下,斷層一旦錯動,瞬間產生的高 熱會使斷層周圍的岩石融化,斷層之間的摩擦力將因此減低而讓滑動加速,進而 產 生 更 多 的 熱 , 呈 現 正 向 循 環 。 這 些 融 化 的 岩 石 會 形 成 假 玄 武 岩 玻 璃 (pseudotachylyte)。這些假玄武岩質的岩石被擄獲岩帶至地表,在法國的科西嘉島 (the Alpine subduction complex of Corsica) 上被大量發現 [Anderson and Austrheim,

2006; Deseta et al., 2014],成為支持此假說的證據。另一個證據是中深部地震的波 幅射效率 (radiation efficiency) 比淺層地震明顯的低 [Prieto et al., 2013]。地震波幅 射效率下降,起因於斷層錯動之後產生的地震波受到瞬間高溫的影響,震波能量 因而快速衰減 (thermal dissipation)。

1.2 拐角頻率與時間的制衡關係 (fc-t* trade-off)

斷層錯動在震源頻譜上最明顯的特徵為拐角頻率 (fc)。fc在頻譜中指的是頻率 f > fc之後,其振幅會快速衰減的門檻值。fc與斷層的破裂尺度有關 [Haskell, 1964;

Brune, 1970; Madariaga, 1976; Beresnev 2002]。因此,我們可以透過 fc一窺斷層的 破裂行為。然而,測站接收到的地震波訊號包含波傳遞的路徑效應,而路徑效應 [e.g. Mueller, 1985; Viegas et al., 2010]。雖然特定工具能夠減輕制衡關係的影響,

但受限於參考站或參考震源的位置,無法探知大規模區域的物理參數變化。其二

不管是使用特定工具或是逆推法,都需要選擇一個參數優先計算,無法在一 次逆推中分離 fc 與 t*。為數眾多的科學家們一直為減輕兩者間的制衡關係而努力。

近年來,不同的方法陸續推陳出新。如結合逆推法與EGF法的CS-BP法 [Yin et al., 2018] 與考慮震源與測站幾何的CEM法 [Ko et al., 2012],都為解決 fc - t* 制衡關 係打開新的扉頁。

圖 1.1、fc-t* trade off 說明圖。 (a) fc對頻譜影響說明。fc越大對於頻譜衰減貢獻越 小,而較大的地震通常具有較小的 fc。 (b) t*對頻譜影響說明。t*越大對頻譜衰減 貢獻越大。 (c) fc-t*組合對頻譜的影響範例。利用 Brune 的震源模型,計算兩種不 同的參數組合。在有噪訊的環境下,兩個參數組合的頻譜表現相似,對於震源分 析造成極大影響。[圖擷取自 Ko et al., 2012]

1.3 阿拉斯加隱沒帶概述

阿拉斯加隱沒帶位於太平洋火環帶北部,太平洋板塊向北隱沒至北美洲板塊 之下。隱沒速率與板塊年齡均呈現由西往東遞減的趨勢:阿留申島弧地區每年隱

島嶼地區的 60 Ma 至大陸地區的 20 Ma [Goes et al., 2008]。隱沒的太平洋板塊在大 陸地區下方的隱沒厚度約為 45 ~ 55 km [Zhao et al., 1995]。阿拉斯加隱沒系統停止 於阿拉斯加灣 (Gulf of Alaska, 圖 1.2),在深度 < 50 km 時,其隱沒板塊的傾角極 低,約為 3~5° [Ferris et al., 2003; Ohta et al., 2006]。平緩的隱沒傾角,造就較低溫 的地幔楔 (mantle wedge) 系統,也使得阿拉斯加大陸地區缺少火山弧 。依據 Stachnik et al. (2004) 的研究,阿拉斯加的地幔楔較其他隱沒帶低約 150°C。

圖 1.2、阿拉斯加區域構造圖。太平洋板塊約以 55 mm/yr 的速率向西北隱沒至北美 洲板塊下方 [Ferris et al., 2003]。橘線區域為本論文的研究區域。黃線為板塊邊界,

三角形為海溝位置。黑線為阿拉斯加隱沒帶的等深線,間隔為 20 km。(USGS slab 1.0) [Hayes et al., 2012]

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