《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》：Characterizing Incoming Cocos Plate Structure Outboard of the Guerrero Gap and Adjacent Segments Offshore Mexico: Implications for Along-Strike Variations in Megathrust Slip Behavior
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俯冲带中的巨型逆冲断层滑动行为可沿走向变化，但驱动这种变化的机制仍不确定。墨西哥近海的中美洲海沟为研究巨型逆冲断层滑动行为的结构控制因素提供了理想场所。格雷罗空白带（Guerrero Gap, GG）段在超过115年内未发生过Mw>7的大地震，但容纳了长期和短
俯冲带中的巨型逆冲断层滑动行为可沿走向变化，但驱动这种变化的机制仍不确定。墨西哥近海的中美洲海沟为研究巨型逆冲断层滑动行为的结构控制因素提供了理想场所。格雷罗空白带（Guerrero Gap, GG）段在超过115年内未发生过Mw>7的大地震，但容纳了长期和短期慢滑事件（slow-slip events, SSEs），而相邻区域则定期发生大地震破裂。在此，研究人员分析了多道地震反射图像和由长偏移距拖缆层析成像导出的P波速度模型，以考察格雷罗空白带及其相邻西段近海科科斯板块的结构与性质，评估它们在调节沿巨型逆冲断层滑动变化中的作用。结果表明，沉积物厚度、基底粗糙度和上洋壳水化程度表现出有限的沿走向变化。上洋壳被发现是孔隙水的重要储库，而结构结合水含量相对较低。弯曲相关断裂（也称挠曲伸展）主要局限于距海沟约20公里范围内，其特征是与其他俯冲带相比断层落差较小，仅对应上地壳水化程度的适度增加。在格雷罗空白带外侧的一座大型海山下方识别出升高的流体含量。研究人员进一步表明，在格雷罗和瓦哈卡（Oaxaca）段的海域一侧，海山更为丰富，这些段容纳长期SSEs，表明其对无震滑动行为可能有贡献。然而，仅海山分布不能解释浅部巨型逆冲断层滑动行为的沿走向变化。
俯冲带巨型逆冲断层的滑动行为可表现为大地震的快速滑动、持续数周至数月的慢滑事件（SSEs）以及连续的无震蠕变，这种多样性被认为与摩擦条件、板块界面几何和流体含量有关。墨西哥近海的中美洲海沟是研究这些结构控制因素的理想场所，因为格雷罗空白带（GG）超过115年未发生Mw>7的大地震，却频繁发生长期和短期SSEs，而相邻段落则周期性发生大地震。这种鲜明的沿走向差异促使研究人员利用高分辨率地震成像技术，对输入科科斯板块的结构进行表征，以评估其对巨型逆冲断层滑动行为变化的影响。该研究发表于《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》。
研究人员基于2022年“?ME GUSTA!”实验（MGL2204航次）在墨西哥Acapulco近海采集的多道地震（MCS）反射数据和长偏移距拖缆走时层析成像数据，对三条垂直海沟的剖面（MG01、MG06、MG07）进行分析，刻画了输入科科斯板块的沉积物厚度、基底粗糙度、上洋壳速度结构、含水量、断层几何以及弯曲特征，并结合区域地质和地球物理观测，探讨这些结构特征与GG及相邻段落巨型逆冲断层滑动行为变化的关系。研究揭示了输入板块结构在走向上的总体均一性，以及海山分布与长期SSEs之间的潜在联系。
在技术方法上，研究人员采用多道地震反射数据处理流程，包括带通滤波、去气泡、去鬼波、Radon变换噪声压制和叠前时间偏移，获得高分辨率成像；利用Kirchhoff向下延拓将15-km长拖缆数据延拓至海底下75 m基准面，以揭示上洋壳折射波。随后进行多道走时层析成像反演，获得P波速度模型。基于速度模型，使用有效介质理论（EMT）和蒙特卡罗方法估算层2A和2B的孔隙水与结构结合水含量。此外，通过去除热沉降和沉积物载荷计算板块弯曲起始位置，并利用地震和测深数据定量分析断层落差。数据来自2022年R/V Marcus G. Langseth船执行的MGL2204航次。
研究结果如下：
4.1 沉积盖层和基底结构：通过MCS成像和深度转换，发现整个研究区输入板块的沉积物厚度仅77–90 m，变化很小；海沟内沉积物从西北向东南减薄（MG01为1080 m，MG07为470 m），归因于一座海山阻碍了沿海沟的沉积物横向输运。MG06剖面跨越一座高1.4 km、宽12.5 km的海山。断层分析显示，海底和基底的平均垂直落差分别为60±0.6 m和89±0.6 m，落差在走向上变化不大。去除热沉降和沉积物载荷后，板块弯曲起始点位于距海沟约40 km处，但断层落差增大主要发生在距海沟20 km以内。海山丰度统计显示，格雷罗空白带和瓦哈卡外海的海山覆盖面积分别为13%和12.6%，而两者之间的区域仅6.8%，表明海山分布与长期SSEs具有空间相关性。
4.2 上洋壳结构：走时层析成像揭示层2A平均P波速度（Vp）为4.1–5.5 km/s，层2B为5.7–6.0 km/s。速度模型显示，海山和米却肯海槽下方存在明显低速异常，表明孔隙度和含水量增加。沿走向比较，MG07剖面在弯曲区外的速度可用，显示层2A速度从弯曲区外到弯曲区内降低了5.7%，主要发生在距海沟约20 km内。
4.3 含水量估计：基于有效介质理论的计算表明，层2A平均结构结合水含量为2.0–2.2 wt%，孔隙水为3.1–4.0 wt%；层2B结构结合水为0.4 wt%，孔隙水为0.8–1.3 wt%。因此上洋壳以自由孔隙水为主要储水形式，结构水较少。海山区域层2的结构水含量比周围平均地壳高约12%，表明海山可输送更多结构水进入俯冲带。
讨论部分指出，本区域弯曲断层活动较弱，断层落差小（最大约300 m），与尼加拉瓜外海（最大500 m）形成对比，可能因为平板俯冲减弱了板片拉力。米却肯海槽是一个伪断层，虽能输送水分，但不影响沿走向滑动差异。结构水含量低于用全球钻井数据预测的值，但高于胡安·德富卡板块的年轻洋壳。深部长期SSEs可能与俯冲海山输送的额外结构水在深处释放有关，同时平缓的板块几何可能促进较大SSEs。浅部慢滑与平滑的板块界面、黏土质沉积以及海山引起的局部应力异质性有关。然而，在瓦哈卡段也有类似的海山输入，但该段仍发生大地震，说明海山丰度本身不能完全解释浅部滑动行为的沿走向差异，还需考虑上覆板块的结构和组成。
研究结论：研究人员提出了对GG外侧年轻输入科科斯板块和相邻定期产生大地震的段落的地震学表征，以评估输入板块结构对巨型逆冲断层滑动行为的潜在控制。研究揭示了在沉积物厚度、基底粗糙度、断层作用以及远离海山或局部构造的洋壳含水量方面，沿走向变化很小。研究中识别的主要结构差异是GG和瓦哈卡外海的海山丰度显著更高，这与这些段落长期平均SSEs的最大值清晰相关，与其它俯冲带的观测一致，并且研究证明这些海山代表了输入俯冲带并在深处释放的更大（多12%）结构结合水储库。这种相关性表明海山分布与大型SSEs之间存在联系，可能解释大型SSEs有限的沿走向范围和GG与瓦哈卡之间的分段性。虽然这似乎是两个段落发生SSEs的合理解释，但研究结果表明，仅海山丰度不太可能完全解释沿走向浅层逆冲地震行为的差异，并指出存在对断层滑动过程的其他控制因素，包括上覆板块的结构、断层作用和组成。
