对2016年袭击意大利的三个致命地震串的分析表明，它们发生在受地质学约束的序列中。
这一结论引起了一些地震研究人员的兴奋，它提出了一个诱人的可能性，即地震学家可以对这种类型的地震（称为序列地震）的后续地震做出有用的预测，从而有可能挽救生命。
但是，仍然存在许多挑战，包括如何有效地向可能受影响的人们传达风险。
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目前，地震学家只能在最模糊的范围内预测地震——例如，未来50年内一个大区域内发生地震的可能性为30%。
断断续续的震动
大多数地震的形式是单次大地震，随后是震级递减的余震。但在诸如2016年意大利序列地震这样的事件中，能量以断断续续的方式释放，其中几次大地震穿插着较小的余震。科学家们不确定为什么会发生这种情况。
最新的研究——于8月发表，并将于12月在华盛顿特区举行的美国地球物理联合会秋季会议上展示——描述了横切断层的潜在排列，这些断层充当屏障，阻止了较大主要断层中的地震应变一次性释放。
结果表明，由应变积累驱动的地下水和天然气的到来，释放了这些屏障——并且跟踪地下流体的运动可能有助于提供后续地震的预警。
预测后续地震可能发生的位置和时间，可以让居住在任何预期后续地震路径上的人们及时撤离。考虑到后续地震可能很大且致命，这可能是非常宝贵的：在7月和8月袭击印度尼西亚龙目岛的序列地震中，第二次地震造成约460人死亡。
序列地震发生在世界各地所有构造活跃地区，但据认为在地质年代较新的断层系统中更为普遍。在贯穿意大利全境的亚平宁山脉中，它们每几十年发生一次，最近发生在2016年、1997年和1979年。
致命的三重奏
超过300人死亡，发生在2016年8月24日至10月30日之间，当时三次地震袭击了该地区，每次地震的震级都超过6级。历史悠久的小镇阿马特里切在第一次地震中遭到严重破坏：超过四分之三的建筑物被夷为平地，299人死亡。
“本质上，我们可以将序列地震视为‘失败’的大地震，”英国杜伦大学的地球物理学家理查德·沃尔特斯说，他领导了这项研究。“最初的应力条件是相同的，但多个断层的级联破裂发生在几天到几周内，而不是几秒钟内。”
为了找出原因，沃尔特斯和他的同事们利用了捕获意大利地震的大量卫星数据。
这些卫星——欧洲哨兵地球观测星座的一部分——提供了地面形状的图像。由于数据大约每1.5天收集一次，科学家们能够比较每次地震前后拍摄的图像，并精确计算出地面的移动距离。
根据卫星图片——以及地震学和地面测量——沃尔特斯团队报告说，亚平宁地区下方存在一个较小的横切断层网络。研究人员表示，这些小断层充当了破裂过程的屏障，阻止了主要断层一次性“解开”。
如果所有断层一次性失效，该地区将经历一次震级约为6.7级的地震——比袭击该地区的三次地震中最大的一次还要大50%左右。
相反，能量在几周内以三次地震的序列释放出来。
压力之下
在较大的地震之间，科学家们观察到数千次小余震的浪潮，这些余震以每天约100米的速度向北蔓延。该团队发现，这与自然产生的地下水和天然气在未释放的应变驱动下的预期移动速度相符，这表明与流体运动相关的压力变化正在产生小余震。
沃尔特斯说：“小余震的模式表明，每次后续地震都是由与通过次要断层网络泵送的流体相关的压力增加触发的。”
第二次地震发生在第一次地震两个月后，恰好在余震——以及研究人员模型预测的流体——到达下一个主要断层时发生。
沃尔特斯和他的同事怀疑，该地区整个主要断层都已准备好让位，但横切的小断层阻挡了能量，直到地下流体到达，触发了下一次运动。“流体是由压力变化驱动的。当它们到达断层时，增加的压力会‘松开’断层，使其移动，”沃尔特斯说。
罗马国家地球物理和火山学研究所的地球科学家尼古拉·达戈斯蒂诺认为，这种机制可能可以解释为什么地震以序列形式发生，这是合理的。
数据挑战
沃尔特斯说，如果地下流体是序列地震的触发因素，那么在预测序列中的第一次地震之后监测它们的运动，可能会提供有关后续地震的时间和位置的线索，从而有可能进行预测。
英国南安普顿大学的地震科学家斯蒂芬·希克斯对此表示赞同。“挑战将是如何足够快地监测和解释数据，以提供有意义的预测，”他说。“但未来我们有可能利用机器学习技术，帮助我们快速处理大量不同的地震情景。”
地下断层网络需要得到良好的绘制，并且需要建立一个良好的地震仪网络。沃尔特斯说，亚平宁地区将是这种详细监测系统的首选候选地，但世界上许多其他地震多发地区最终也可能从中受益。
地震学家还需要断层网络中流体运动的高性能计算机模拟。沃尔特斯认为，在适当的投资和政治意愿下，这样的系统可以在十年内建立起来。
沟通风险
希克斯认为，这些发现将改变地球科学家的工作方式。“通常我们不会尝试在稍后解释余震，但我认为这将促使科学家们实时分析更细微的特征，”他说。他还认为，这项工作可能适用于其他类型的地震。“类似的屏障机制可能正在影响俯冲带的大地震。”
加州大学伯克利分校的地球科学家罗兰·伯格曼说，对断层系统和流体运动的如此详细的理解可能会对改进地震灾害的短期预测产生重大影响。
达戈斯蒂诺同意，理论上可以预测序列地震中后期的破裂，但他认为预测地震是一次性事件还是序列的开始可能很棘手。
即使科学家可以做出“地震预测”，沟通风险也充满了困难，正如意大利2009年拉奎拉地震悲剧（造成约300人死亡）所表明的那样。这不是序列地震，但它确实突出了沟通地震风险的挑战。
在那次地震发生前的几个月中，该地区经历了数百次小地震，引发了即将发生更大地震的传言。根据他们对科学证据的评估，地球科学家淡化了这些传言，称小地震不能确定地预测大地震。
但几天后，一场致命的6.3级地震袭击了该地区。地球科学家最终被告上法庭，被指控向公众提供“不完整、不精确和矛盾的信息”——尽管最初的有罪判决最终被推翻。
“拉奎拉地震表明，沟通不确定性是多么具有挑战性，”希克斯说。“如果我们能够开始在几周的时间尺度内预测地震，那么我们将不得不小心，不要引起过多的恐慌或发出误报。”
本文经许可转载，并于2018年10月23日首次发表。