在国家自然科学基金项目（批准号：U1839205、41861134009）等资助下，中国科学技术大学、安徽蒙城地球物理国家野外科学观测站、中国科学院深地科学卓越创新中心张海江教授研究团队与美国地质调查局合作，获得了太平洋西北部的卡斯卡迪亚（Cascadia）俯冲带南段三维高精度地震波速度结构，揭示了该板块界面的物性变化与流变性变化的关系，为大地震灾害评估提供了重要的物理基础。研究成果以“卡斯卡迪亚俯冲带南段大型逆冲断层孔隙率与流变性之间的变化关系（Correlation of porosity variations and rheological transitions on the southern Cascadia megathrust）”为题，于2021年5月7日在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）上在线发表，论文链接： http://dx.doi.org /10.1038/s41561-021-00740-1。
Cascadia俯冲带俯冲板块界面属大型逆冲断层，且其南段从海洋延伸到北美陆地下方，如发生破裂将引起巨大灾害。现今GPS观测资料显示该板块界面在地下~20千米深度范围内处于震间闭锁状态，且未来大地震破裂是否穿透其下方过渡带尚不清楚。针对此问题，研究团队利用地震层析成像技术，获得了该板块界面附近高精度的地震定位和地震波速比(Vp/Vs)。研究发现板块界面附近的孔隙率和流体含量的变化导致了断层流变性及闭锁状态的变化：闭锁区高孔隙率和高流体含量引起高Vp/Vs值，呈现脆性破裂；随着深度/压力增加和界面附近流体逃逸，其下方过渡带的孔隙率大大降低，对应较低Vp/Vs值并呈现塑性变形，即未来大地震的破裂可能很难穿越过渡带，降低了陆地区域的地震危险性。
该研究有助于对具有和Cascadia南段相似形变特征的其他环太平洋俯冲板块（Cascadia俯冲带北段、日本南海俯冲板块、阿拉斯加俯冲板块、墨西哥俯冲板块）界面的物性和流变性变化及地震危险性评价研究。
图1 Cascadia俯冲带南段俯冲板块界面，（a）震间耦合模型以及沿着CC’剖面; （b）地震波速比模型；（c）电阻率模型