海底地震仪揭示红海北部扎巴加德断裂带的转换断层活动特征

这篇研究通过部署海底地震仪（OBS）网络，首次构建了红海扎巴加德断裂带（ZFZ）的高分辨率地震目录，揭示了该区域北部的NW-SE向正断层活动和南部新生的NE-SW向转换断层（F4），为理解年轻洋盆的断层演化机制和地震灾害评估提供了关键证据。

　　

研究背景

红海作为年轻的洋盆，其北部扎巴加德断裂带（ZFZ）是红海最大的裂谷轴偏移区，但厚层沉积物覆盖导致断层几何形态难以解析。传统陆基地震观测存在定位误差大的问题，制约了对该区域构造活动的认知。

研究方法

研究团队部署了由14台海底地震仪（OBS）和4个陆地台站组成的ZAFRAN地震网络，通过深度学习算法自动检测地震事件并拾取P/S波震相。采用1D速度模型和双差定位法（hypoDD）优化震源位置，结合波形极性和振幅比计算震源机制。针对OBS数据存在的震级高估问题，建立了陆基与海底震级（M_L）的校准关系。

核心发现

北部地震簇：

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  呈现NW-SE走向的正断层活动（如F1断层），倾角50°-75°，地震深度延伸至莫霍面以下（>10 km），反映红海扩张的伸展构造。

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  马巴希斯深海（Mabahiss Deep）附近地震活动浅（<5 km），暗示地壳高温环境。

南部地震簇：

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  发现NE-SW向左旋走滑断层（F4），伴随持续1个月的震群活动，可能处于转换断层发育早期阶段。

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  S3扩张段两侧出现共轭正断层（F3），与F4形成构造联动。

地壳特性：

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  地震深度变化揭示脆-韧性转换带的差异：北部较浅（约8 km）对应高热流区，南部深达14.5 km反映低温刚性岩石圈。

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  1D速度模型显示沉积层V_P=3.46 km/s，下伏洋壳V_P=6.57 km/s，莫霍面深度约10 km。

科学意义

该研究首次实证了ZFZ存在转换断层活动，为理解超慢速扩张洋中脊（如西南印度洋脊）的变形机制提供了类比案例。发现的深源地震（>10 km）挑战了传统洋壳流变学模型，而震群活动暗示流体在断层演化中的作用。研究成果对红海沿岸重大基建工程的地震风险评估具有直接指导价值。

技术亮点

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  创新性应用OBSTransformer算法处理高噪声OBS数据，检测灵敏度比传统方法提升40%。

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  通过陆-海震级校准（M_L=0.92M_L,obs-0.89）解决沉积层放大效应导致的震级偏差。

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  双差定位使水平误差从5 km降至<1 km，显著提升断层几何解析度。

遗留问题

受限于1年观测周期，未能捕获可能的周期性震群活动；转换断层F4的延伸范围和成熟度仍需长期监测验证。未来需结合海底大地电磁测量进一步约束岩浆-构造耦合过程。