Seafloor crustal deformation data along the subduction zones around Japan obtained by GNSS-A observations
大地形变观测网获得的地壳形变资料是大地测量学和地震学的基础。这些数据对于了解板块运动和震源以及模拟地震和海啸灾害是必不可少的。海底大地测量数据虽然相对稀少，但对监测海底板间边界区域的动态特别重要。自1990年代中期以来，我们一直在开发全球导航卫星系统-声学测距组合技术，以实现海底大地测量。这种技术使我们能够收集海底地壳变形的时间序列。我们公布的数据可以用来研究日本周围的俯冲带，即南海海槽，相模海槽和日本海沟的几个地震学现象。这些地区是全球大地测量学和地震学的重要场所，也适合与其他地球物理数据集进行比较。我们的目的是这些数据，以促进进一步了解巨型逆冲带。
2018-02-06 physics.geo-ph
Tsunami hazard assessment in the Makran subduction zone
近海地震资料的缺乏导致了不确定性，从而低估了未来在马克兰俯冲带（MSZ）发生的海啸地震的行为。MSZ未来的海啸致灾事件可能引发重大的近场海啸。近场的爬高受破裂区滑移的不均匀性控制。考虑到马克兰俯冲带的非平面几何形状，产生了一系列随机k^{-2}滑动模型，以假设断裂带破裂。我们对海啸进行了数值模拟，并评估了所有合成情景下近场海啸灾害的概率。受海啸影响的主要地区是伊朗和巴基斯坦海岸线上的贾斯克和奥尔马拉之间的地区以及阿曼海岸线上的马斯喀特和苏尔之间的地区。沿伊朗和巴基斯坦海岸线的最大峰上升约为16米，阿曼海岸线约为12米。滑动分布控制沿Makran海岸线的助跑。在受影响最严重的地区，助跑对滑动不均匀性的依赖性更高。这些地区比其他地区更容易遭受海啸灾害。
2018-03-30 physics.geo-ph
Evolution of seismic signals and slip patterns along subduction zones: insights from a friction lab scale experiment
连续的GPS和宽带地震监测揭示了各种不同的滑动模式，特别是在浅倾俯冲带，其中包括定期地震，慢滑事件和无声地震1，2。缓慢滑动事件有时伴随着非火山性震颤（NVT），其起源仍然不清楚，要么与流体迁移有关，要么与摩擦有关。目前对整个滑动模式的理解是基于数值模拟，该数值模拟施加了从湿花岗岩凿的a和b的温度依赖性导出的速率和状态参数a和b4-6的特定值。在这里，我们调查的影响，累积滑动的摩擦和声图案的实验室规模的俯冲带。浅层大地震（粘滑事件），中等深度的缓慢，更深的无声地震（平滑滑动振荡）和最深的稳态蠕变（连续滑动）是通过接触界面的累积位移8的老化来再现的。声发射随着累积位移和界面老化而演变，遵循从类似于地震地震信号的强脉冲事件到类似于非火山震颤的较小振幅和较长持续时间信号的集合的趋势。NVT是接触界面局部失稳行为向稳定滑动状态演化的过程。
2008-01-11 physics.geo-ph
Sensitivity Analysis of the Thermal Structure Within Subduction Zones Using Reduced-Order Modeling
本文利用插值本征正交分解构建俯冲带温度降阶模型，高效分析Cascadia、Nankai和Hikurangi俯冲带热结构对输入参数的敏感性，揭示板片界面剪切生热参数对潜在破裂范围影响最大，并量化了模型选择与参数不确定性对矩震级估计的显著影响。
2024-10-02 physics.geo-ph
The Episodically Buckling and Collapsing Continental Crust in Subduction Zones
我们发现，在世界各地的俯冲带中，地震间的时间间隔与上覆板块的伸长比之间存在着显著的相关性。为了更好地理解这种现象，我们进行了三维变形的数值模拟。数值屈曲研究表明，临界荷载和细长比之间确实存在着与经典欧拉临界荷载关系相同的非线性反比关系，并且与地震间隔时间和上覆板细长比之间的关系非常相似。从上述分析中，我们得出结论，所观察到的关系是上覆大陆板块屈曲的结果。除了上述数值分析，我们分析了在卡斯卡迪亚和阿拉斯加的覆盖板块的三维时空位移使用三分量GPS数据。我们发现这些变形与上覆陆壳的屈曲是一致的。基于这些新的观察和大量现有的科学观测和研究成果的指导下，我们提出了一个幕式屈曲和塌陷的俯冲带模型，其中周期性的大地测量变化和构造地震活动，是由于幕式屈曲的上覆陆壳和它的俯冲洋板的快速崩溃。根据这个模型，大地测量，以前推断为缓慢滑动，是缓慢发展的屈曲和快速崩溃的覆盖板的surprise表达式，而地震群的结果从俯冲板上的崩溃覆盖板的打击（而不是滑动或剪切）。
2020-10-01 physics.geo-ph
Investigating the signatures of long-range persistence in seismic sequences along Circum-Pacific subduction zones
本文分析了从美国国家地震信息中心（NEIC）目录中提取的沿环太平洋俯冲带（从智利到Kermadec）的地震层序的长持续性特征。这一地区被称为太平洋火环，是世界上最活跃的断层线，包含了世界上大约90个$\%$的地震。我们使用经典的重新标度范围（$R/S$）分析来估计来自称为赫斯特指数（$H$）的标度参数的长期持续信号。我们测量了参考指数并获得了$H>0.5$的值，表明存在长期记忆效应。我们发现$H$和$b_{s}(q)$ -指数之间可能存在分形关系，该关系来自非扩展的古腾堡-里希特定律作为粗糙度的函数。因此，$H$可以与控制地震活动性水平的机制相关联。最后，我们得出结论，与碎片粗糙相互作用的动力学可以归类为一个自仿射分形现象。
2019-12-03 physics.geo-ph
Subduction Zone Effect on the Structure of the Small-Scale Currents at Core-Mantle Boundary
本工作的目的是比较核幔边界附近小尺度流涡的运动学特征和与俯冲带有关的下地幔高速地震波速度异常。作者在地磁场主源宏观模型的框架下，较早地得到了小尺度涡旋路径。选择了两个震源，它们的运动学特征是完全没有西向漂移，并且它们的路径具有非常复杂的形状。这两个震源都位于俯冲带附近，俯冲带的特征是在最低地幔中存在广泛的相干区，地震波的速度增加。其中一个在地理上位于加拿大西海岸附近，另一个位于苏门答腊附近。在这项研究中，我们使用了全球模型的不均匀性的地震波速度。结果表明，涡旋的复杂运动轨迹与地幔底部地震波速度的高速异常是完全一致的。可以认为，液核物质与下地幔物质混合后，沿下地幔通道上升，并促进了下地幔通道的进一步上升。此外，数百万年前俯冲的洋壳体积足以渗透到液核中，形成了对地核液体自由循环的复杂形状限制。
2019-04-07 physics.geo-ph
Tohoku earthquake: a surprise?
我们考虑与2011年东北大地震有关的三个问题：（1）为什么事件规模被严重低估？(2)我们应该如何评估在俯冲带发生大地震的可能性？东北近海9级地震的重复时间是多少？“最大地震规模”通常是从现有的地震历史中推测出来的，这种方法以其显著的向下偏差而闻名。有两种定量的方法来估计任何地区的最大震级：对现有地震记录的统计分析和矩守恒原理。然而，对于个别区域，统计方法通常无法估计最大震级;只能估计下限。矩守恒技术将构造变形速率与地震预测的速率相匹配。对于俯冲带，地震或历史记录不足以限制最大或角点震级。然而，矩守恒原理给出了一致的估计：对于所有的俯冲带，最大震级在9.0 - 9.7量级。此外，矩守恒表明，在俯冲带之间估计的最大震级的变化在统计上并不显著。另一种矩守恒方法也表明，需要9级事件来解释观测到的位移速率。根据对地震活动性的统计分析以及矩守恒理论，全球俯冲带发生9级地震的概率约为每世纪5次--实际上发生了5次。
2012-07-21 physics.geo-ph
HypoNet Nankai: Rapid hypocenter determination tool for the Nankai Trough subduction zone using physics-informed neural networks
本文提出 HypoNet Nankai，用嵌入 Eikonal 方程的 PINN 代理三维 P 波走时计算，实现南海海槽俯冲带快速、准确且可扩展的震源测定。
2025-03-18 physics.geo-ph
Horizontal subduction zones, convergence velocity and the building of the Andes
我们讨论了安第斯缩短、海沟板块速度和南美洲下方板块几何形状之间的关系。尽管会聚速度与南美洲的西向运动和大陆板块的缩短之间存在一定的相关性，但板块运动学既不能从总体上解释安第斯山脉的分段，也不能解释古近纪玻利维亚造山带的发展。我们讨论了南美洲以下的水平板块段的新生代历史，认为它们是由大洋高原的俯冲作用造成的，其作用是将年轻的俯冲板块的浮力转换为正值。我们认为，始新世-渐新世时期安第斯山脉中部以下以及上新世以来秘鲁和智利中北部以下的水平板片段的存在导致（1）距离海沟较远的大陆板块内部缩短，（2）更强的板间耦合，最终（3）大洋板块向海沟的速度降低。现今的水平板块段可以解释晚中新世以来纳斯卡板块和南美洲板块之间的收敛速度减小的原因。
2010-11-17 physics.geo-ph
Rough Subducting Seafloor Reduces Interseismic Coupling and Mega-Earthquake Occurrence: Insights From Analogue Models
俯冲界面的粗糙度被认为会影响俯冲带的孕震行为，但对这种粗糙度如何影响沿俯冲巨型逆冲断层的应力状态的详细理解仍有争议。在这里，我们使用地震构造模拟模型来研究俯冲界面粗糙度对俯冲带地震活动性的影响。我们比较了两个粗糙端元的模拟震源参数和滑移分布。与光滑界面模型相比，粗糙界面模型具有较低的界面摩擦强度和较低的震间耦合。总体而言，粗糙模型的破裂面积、持续时间和平均位移较小。个别的滑动分布表明俯冲界面的分割的粗糙的几何形状。我们建议，覆盖板的弯曲是导致强度分布不均匀的机制之一，负责所观察到的地震行为。
2019-06-20 physics.geo-ph
Seismic structure of the southern Rivera plate and Jalisco block subduction zone
本研究利用多类地震与测深数据，揭示了南里维拉板块以12-14度倾角俯冲于哈利斯科地块之下，并提供了增生楔及地壳上地幔的新地震图像。
2024-02-09 physics.geo-ph
Seismogenic Potential of the Subduction Zone in Northern Chile
本研究结合矩亏损速率概率估计与地震周期动力学模型，重新评估智利北部俯冲带发震潜力，指出最可能最大震级为Mw8.8，且Iquique附近无震屏障影响有限。
2024-03-04 physics.geo-ph
Real-time Bayesian inference at extreme scale: A digital twin for tsunami early warning applied to the Cascadia subduction zone
Oden Institute The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校奥登研究所）；Center for Applied Scientific Computing Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室应用科学计算中心）；Scripps Institution of Oceanography University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所）；Oden Institute, Walker Department of Mechanical Engineering The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校奥登研究所沃克机械工程系）
本研究提出一种基于贝叶斯反演的数字孪生，用于亚速尔海底俯冲带的海啸早期预警，通过快速离线-在线分解实现实时推断与预测。
2025-08-28 cs.DC cs.NA math.NA
Electrical Conductivity of Superionic Hydrous SiO2 and the Origin of Lower-mantle High Conductivity Anomalies Beneath Subduction Zones
本研究通过高压高温电导率实验证实含Al含水SiO2在下地幔条件下进入超离子态并显著增强电导率，可解释俯冲带高导异常并约束深部水循环。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
A systematic search for tectonic tremor and low-frequency earthquakes in the Atacama segment of the Chilean subduction zone (24$^\circ$S-31$^\circ$S) turns up empty
本研究在智利北部俯冲带阿塔卡马段利用密集台网和正交方法系统搜索构造颤动与低频地震，经多重验证未发现相关证据，推测该现象可能与冷俯冲有关。
2025-01-28 physics.geo-ph
Seafloor geodetic constraints on interplate coupling of the Nankai Trough megathrust zone
板间逆冲断层地震给人类社会带来了灾难性的破坏。一个极其危险的大推力地震预计将发生在日本西南部的南海海槽，这是一个经济活跃和人口稠密的地区，有大推力地震的历史记录。大型逆冲断层地震是板块俯冲机制的结果，发生在板间滑动亏损（或耦合）区域。过去的许多研究都试图捕捉滑失亏损率（SDR）的分布，以评估未来的地震灾害。然而，由于没有海底大地测量数据，他们无法捕捉到巨型逆冲断层震源区的全貌。日本海岸警卫队水文和海洋部一直在开发一个部署在这一俯冲带的高精度和可持续的海底大地测量观测网络，以广泛获取与近海SDR有关的直接信息。在这里，我们提出了海底大地测量观测数据和离岸板间SDR分布模型。我们的数据表明，在这个俯冲带的大多数近海地区有积极的SDR。具体而言，我们的观察表明，以前未知的高SDR地区是重要的海啸灾害缓解和低SDR地区是一致的分布浅慢地震和俯冲海山。这是第一个直接的证据表明，耦合条件与这些地震地质现象。这些观测结果为推断南海海槽俯冲带的大规模逆冲断层地震情景和解释研究提供了新的基础信息。
2018-02-15 physics.geo-ph
Rapid Earthquake-to-Tsunami Waveform Generation via Large-Scale Multi-GPU FFT Convolution Applied to the Cascadia Subduction Zone
Oden Institute for Computational Engineering；Sciences The University of Texas at Austin Austin, TX, USA；Sciences, Walker Department of Mechanical Engineering The University of Texas at Austin Austin, TX, USA
该研究针对地震海啸预警数据集生成成本过高的问题，利用线性时不变结构简化为卷积算子，开发FFT加速的多GPU流水线，在卡斯卡迪亚俯冲带实现了快速波形生成，大幅提升了评估效率。
2026-08-25 cs.DC cs.NA math.NA
Quantification of bound water content, interstitial porosity and fracture porosity in the sediments entering the North Sumatra subduction zone from Cation Exchange Capacity and IODP Expedition 362 resistivity data
在这项研究中，我们调查孔隙度的演变，通过沉积输入部分的北苏门答腊俯冲带的定量间隙孔隙度，结合含水量和裂缝孔隙度的基础上IODP远征362数据和巡航后的化学分析。在IODP第362次考察期间，测量了进入北苏门答腊俯冲带的沉积剖面的总孔隙度。该总孔隙度由岩心样品的总含水量得出，因此包括孔隙水和与含水矿物如蒙皂石结合的水。粘土矿物成分在沉积剖面上各不相同，尼科巴扇单元中主要为高岭石/伊利石，下面的前扇远洋单元中主要为蒙皂石/伊利石。扇前远洋单元显示出异常高的总孔隙度值，并在地层学上与位于陆地的高振幅负极性（HANP）地震反射体相关。该HANP反射层先前被解释为多孔富流体层，其中由于孔隙压力的增加，d{é}沉降可能沿着边缘的部分发展。我们根据阳离子交换容量（CEC）估算粘土结合含水量，CEC提供了有关蒙皂石/伊利石组成和可溶性氯化物含量数据的信息。间隙孔隙度对应于从粘土束缚水校正的船上总孔隙度，并且在沉积物压实状态和流体流动性质方面更相关。填隙孔隙度-垂直有效应力曲线显示没有欠压实的证据，表明输入段2由于高沉积物堆积速率而经历了正常固结。在扇前远洋单元中观察到的孔隙度异常是由于当地出现的含水矿物（如蒙皂石）而不是超孔隙压力造成的，然而，超孔隙压力可能会在盆地中向陆地增加。我们还估计裂缝孔隙度使用的电阻率模型的页岩在以前的工作中使用的电缆电阻率测井的基础上，并表明，裂缝孔隙度产量4-6%的沉…
2020-06-17 physics.geo-ph
Dynamical effects of subducting ridges: Insights from 3-D laboratory models
我们模拟俯冲的浮力脊和高原，以研究其对板块动力学的影响。平行于海沟的洋脊对俯冲过程的影响更大，因为它们同时影响更长的海沟段。大的浮板段下沉到软流圈的速度较慢，它们的俯冲导致板块俯冲速度的减小。我们观察到这些浮力异常下方的板块变陡，导致板块曲率曲率半径变小，这增加了板块折叠过程中耗散的能量，并进一步降低了俯冲速度。当模拟浮力高原的三维几何形状时，高原上方板块的倾角减小，这是高原两侧致密的“正常”大洋板块俯冲速度加快的结果。在台地完全并入俯冲带之后，板块倾角的这种扰动会维持很长时间。我们将实验与现今南美洲下方的俯冲带进行比较。实验表明，垂直于海沟的适度山脊，如现在的胡安费尔南德斯山脊，浮力不足以改变板的几何形状。相比之下，大洋板块内已经俯冲的浮力异常可能是纳斯卡板块现今深度几何形状的某些方面的原因。
2010-11-17 physics.geo-ph
Comprehensive Probabilistic Tsunami Hazard Assessment in the Makran Subduction Zone
在2004年和2011年的海啸对科学界来说是前所未有的之后，海啸灾害概率评估（PTHA）在海啸易发地区的作用脱颖而出。马克兰俯冲带（MSZ）是一个危险的海啸易发区;然而，由于其人口密度低，它在文献中并不突出。在这项研究中，我们评估了海啸灾害的威胁，伊朗和巴基斯坦海岸的MSZ和提出了一个全面的PTHA为整个海岸，无论人口密度。我们占认知不确定性的来源，采用事件树和集成建模。还通过概率密度函数考虑了故意变异性。此外，我们考虑了小到大的幅度的贡献，并使用我们的事件树来创建大量的场景作为初始条件。Funwave-TVD被用来传播这些场景。我们的研究结果表明，在海岸上的不同位置的危险曲线的传播是非常大的，最大的波浪将超过3米的地方沿海岸的概率达到$\{13.5, 25, 52, 74, 91\}\%$重现期$\{50,100, 250, 500, 1000\}$，分别。此外，我们发现，在一个较长的重现期，如果我们认为它作为活跃的MSZ的东部部分，在马克兰的西部地区的迁移概率可能更高。最后，我们证明了偶然变异的贡献是显著的，忽略它会导致显著的风险低估，特别是对于长重现期。
2021-04-25 physics.data-an physics.geo-ph
Numerical simulations of an ocean/continent convergent system: influence of subduction geometry and mantle wedge hydration on crustal recycling
通过二维有限元热力学模型分析了水化机制对陆壳再循环的影响。用动力学方法模拟了大洋板片脱水和随后的地幔楔体水化过程。水化作用是通过硬铝石和蛇纹石的分解完成的;地形被视为自由表面。在连续的数值实验中，考虑了俯冲速率为1、3、5、7.5和10 cm/y，板角为30 o、45 o和60 o，地幔流变学由干纯橄榄岩和干橄榄石流动定律代表。模型预测指出，地幔流变学和再循环的地壳物质的量之间存在着直接的关系：水化和干燥地幔之间的粘度差异越大，进入地幔楔体的再循环物质的百分比越大。板坯倾角变化对回收率有中等影响。俯冲方式影响了再生物质的变质演化。TPmax通常代表榴辉岩相条件，对板倾角的变化敏感。俯冲速率和折返速率之间的直接关系的结果，不依赖于所使用的地幔流动定律不同的板倾角。不同的数值模型预测的热制度进行了比较PT路径其次是大陆地壳切片参与古代和近代俯冲带，使烧蚀俯冲一个合适的碰撞前机制的陆壳的埋葬和折返。
2011-06-23 astro-ph.EP physics.geo-ph
Subduction zone fault slip from seismic noise and GPS data
Big Data to Earth Scientists（面向地球科学家的大数据机构）
本文利用Random Forest机器学习算法从连续地震数据预测GPS位移，以克服慢滑移事件物理模型不完整的局限，并复现卡斯卡迪亚俯冲带断层滑动研究。
2023-04-17 cs.LG physics.geo-ph
Quantifying the influence of fault geometry via mesh morphing with applications to earthquake dynamic rupture and thermal models of subduction
本文提出网格变形方法，在保持网格连通性下生成几何可变网格，结合降阶模型，高效量化断层几何对地震破裂和俯冲带热模型的影响，实现高达10^9倍加速。
2025-06-18 physics.geo-ph
The effects of the overriding plate thermal state on the slab dip in an ocean-continent subduction system
为了评估大洋-大陆俯冲系统中覆盖板块的热状态变化对板块倾角的影响，建立了一个二维有限元热-力学模型。岩石圈基底位于1600 K等温线的深度。进行了数值模拟，同时考虑到四种不同的初始厚度的海洋岩石圈（60，80，95和110公里）和五个不同的厚度覆盖板块，比较大陆-大洋板块的厚度比（100，120，140，160和200%的海洋岩石圈厚度）。数值模拟的结果表明，大洋岩石圈厚度在60 ~ 80 km范围内，俯冲板块的几何形状变化较大，而大洋板块厚度越大（95 ~ 110 km），俯冲板块的几何形状变化越小。此外，板片倾角强烈地依赖于上覆板块的热状态，并且，特别地，板片倾角随着上覆板块厚度的增加而减小。模型预测还证实，板块倾角和大洋岩石圈年龄之间不存在直接相关性，至少对于薄于110公里的俯冲板块来说是这样。这些结论得到了模式结果与世界大洋-大陆俯冲带的自然数据之间良好一致性的支持。
2011-06-23 astro-ph.EP physics.geo-ph
Characterising the Atacama segment of the Chile subduction margin (24°S-31°S) with >165,000 earthquakes
利用近200个台站和机器学习构建超过16.5万次地震的高分辨率目录，揭示Atacama地震空区的板片几何、板内及地幔楔地震活动，并刻画界面复杂三维结构与地震斑块分形分布。
2025-01-24 physics.geo-ph
