北京时间2026年6月26日，实验室骨干成员张海江教授研究组在国际顶级学术期刊《科学》（Science）上发表题为"Cyclic sealing and drainage on an oceanic transform fault"的研究论文。该研究首次在海洋转换断层发现潮汐调制的谐波震颤信号，揭示了一种"封存-增压-破裂-排驱"的周期性循环机制，从根本上改变了对海洋转换断层作为简单剪切边界的传统认识。

    海洋转换断层是连接扩张洋脊段的走滑边界，长期被视为以简单剪切为主的"保守型"板块边界。然而，近年来越来越多的证据显示这类断层可能受岩浆侵入、热液循环和深部流体迁移共同作用，具有复杂的三维结构。震颤是一种持续的非脉冲式地震信号，对潮汐等微弱应力扰动高度敏感，可用于追踪断层带内的流体活动和压力演化。但在海洋转换断层内部，是否存在震颤信号，以及其如何与断层状态相联系，此前一直缺乏直接观测证据。

    研究团队利用2019-2022年布设的海底密集地震台阵连续波形数据，在Gofar转换断层西段识别出持续的谐波震颤信号。通过定位分析，确认震颤源位于海底以下约4.5公里深度范围内，恰好落在先前推断的"地震障碍区"——该区域虽能阻止大地震的破裂传播，却密集分布着大量微震活动。

    研究发现，在2020年9月一次4级地震发生前，震颤振幅与半日潮汐（M2潮，周期12.42小时）之间存在高度相关性，表明断层处于对潮汐扰动高度敏感的近临界状态。地震发生后，这种相关性明显减弱，微震活动率激增，同时断层带的波速比快速反弹。这些变化反映了地震破裂打开了封闭的裂隙网络，排出了累积的气体，并使液体重新注入。在随后数周内，随着热液矿物沉淀逐步愈合裂隙，潮汐-震颤相关性缓慢恢复，预示着新一轮"封存-增压"循环的开始。该模式在随后的多次4级地震事件中重复出现，展现出高度的规律性。

    基于上述观测，研究团队提出了海洋转换断层的"阀门式"循环模型：第一阶段为封存增压阶段，裂隙被矿物沉淀逐渐封闭，深部岩浆持续供给挥发分，孔隙压力升高，系统对潮汐扰动高度敏感，产生谐波震颤；第二阶段为破裂排放阶段，地震破裂打开封闭的裂隙系统，排出气体，削弱潮汐-震颤相关性，并触发微震活动；第三阶段为流体渗透与渐进封存，热液矿物沉淀逐步愈合裂隙，系统回到对潮汐敏感的封存状态，开始新一轮循环。基于多孔弹性理论，研究团队进一步构建了孔隙压力对潮汐加载响应的定量模型。该模型成功再现了观测到的振幅调制和相位滞后特征，证实了渗透率演化在控制潮汐耦合效率中的关键作用。

    该研究首次在海洋转换断层中发现潮汐调制的谐波震颤，表明转换断层并非传统认识中的"保守型"剪切边界，而是受岩浆挥发分、热液循环和地震破裂共同调控的"流体-潮汐-岩浆耦合系统"。该研究为全球范围内识别和量化大洋转换断层的动态过程提供了新范式，更新了对其力学机制和地震危险性的认识，对深海热液系统和成矿环境研究也具有启示意义。

    杨浩（博士研究生）为第一作者，张海江教授为通讯作者，南方科技大学叶玲玲研究员为合作者。本工作得到国家重点研发计划等项目资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aed5665

（上）Gofar转换断层和海底地震仪的分布，红色框是本文的研究区域；（中）震颤振幅在2020年9月8日4级地震之前和潮汐体应变相关，但之后相关性消失；（下）断层 “封存-排放”示意图

研究团队在讨论文章提出的“封存-排放”循环模式图（右：中国科大张海江教授；左：中国科大博士生杨浩、南方科技大学叶玲玲研究员）