韩国醴泉剪切带脆塑性过渡带的地震成核机制与流体作用研究

本研究针对脆塑性过渡带(Brittle-Plastic Transition Zone)地震成核机制这一关键科学问题，通过野外观测与显微结构分析，揭示了醴泉剪切带中流体压力积累-剪切带破裂形成-假玄武玻璃(Pseudotachylyte)蚀变转化的完整地震成核过程，为理解地壳流变学特性和地震灾害预测提供了重要理论依据。

　　

地震究竟是如何在地壳深处孕育的？这个困扰地质学家数十年的问题，其答案可能隐藏在脆塑性过渡带这个神秘的地质界面中。传统理论认为，地壳上部表现为脆性破裂，深部则呈现塑性流动，而在两者过渡的狭窄区域——通常位于地下10-15公里深度——正是大地震最喜欢"诞生"的温床。然而由于这个深度难以直接观测，加上地震产生的痕迹容易被后期变形破坏，科学家们一直难以完整还原地震成核的"犯罪现场"。

韩国国立首尔大学（根据CRediT声明推测）的Jin-Han Ree教授团队选择了一个绝佳的自然实验室——韩国醴泉剪切带(Yecheon Shear Zone)。这个NE走向的右旋走滑剪切带像一把解剖刀，将中生代花岗岩体切开，暴露出完整的脆塑性过渡带剖面。研究人员特别关注花岗质糜棱岩中那些神秘的浅绿色条带，它们就像是地震留下的"指纹"，记录着远古地震的暴力瞬间和后续的缓慢变形。

通过结合野外观测、光学显微镜、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等先进技术，研究团队重建了地震成核的四部曲：首先，孔隙流体压力在脆塑性过渡带不断积累；接着形成剪切带破裂(R剪切面)并在释放阶步区产生内爆角砾岩；然后破裂沿着C面理(C foliation)扩展；最后形成的假玄武玻璃在震间期发生蚀变和应变局部化，最终转变为超糜棱岩(Ultramylonite)。这个发现首次完整展示了流体如何在地震成核过程中扮演"导火索"的角色。

地质背景

朝鲜半岛作为欧亚板块东缘的组成部分，在二叠纪-三叠纪经历华北与华南地块碰撞后，形成了包括醴泉剪切带在内的复杂构造体系。该剪切带切割中生代花岗岩体，走向NE（020°-050°），倾角65°-80°，拉伸线理指示以走滑为主兼具倾滑分量。

露头结构

研究剖面显示出从初糜棱岩(Protomylonite)经糜棱岩(Mylonite)到超糜棱岩的渐进转变过程。浅绿色条带平行于糜棱叶理发育，微结构显示其具有注入构造、流动结构和包含物的自形-半自形微晶，这些特征共同指向地震滑动成因。

浅绿色条带的形成

微米级（<20μm）的自形绿帘石微晶具有筛状和骨架结构，这是熔体快速冷却的典型特征。结合假玄武玻璃的流变学证据，证实这些条带是地震摩擦熔融的产物。剪切带破裂在释放阶步区形成内爆角砾岩，暗示流体超压的重要作用。

地震成核模型

提出的四阶段模型包括：1）流体压力积累降低有效应力；2）形成R剪切面；3）破裂沿C面理扩展；4）假玄武玻璃蚀变促进应变局部化。这个模型解释了为什么脆塑性过渡带既是强度峰值区又是地震成核优选区。

这项发表在《Journal of Structural Geology》的研究，不仅为理解地震成核机制提供了新的理论框架，更重要的是揭示了流体在触发深部地震中的关键作用。该发现对评估活断层的地震危险性具有重要指导意义——那些含有流体的深部剪切带，可能就是未来大地震的"孵化器"。研究还建立了假玄武玻璃蚀变与应变局部化之间的因果关系，为理解震间期变形机制提供了新视角。这些认识将有助于改进地震预测模型，特别是对板内地震多发的东亚地区具有特殊价值。