撰文：Sid Perkins，为自然杂志供稿
从2004年末开始，一系列巨大的、引发海啸的地震震撼了世界，首先袭击了印度尼西亚，然后是智利，最近是日本。如此规模的地震确实罕见：自1900年以来，仅发生了7次震级达到或超过8.8级的地震——这是去年二月智利地震的震级。
那么，在短短六年内，这七次地震中的三次几乎同时发生，这意味着什么呢？ 虽然一些科学家认为这些“超级地震”可能是长期强震爆发的先兆，但许多其他科学家认为，最近地震明显集中的现象只不过是统计上的偶然事件。
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美国地质调查局（USGS）在科罗拉多州丹佛市退休的地震学家查尔斯·布费说，最近这一连串广泛分布的地震与上世纪中叶发生的一次集中爆发非常相似。在那次所谓的集中爆发中，由3次9级或更高震级的地震组成，在12年内先后袭击了堪察加半岛、智利和阿拉斯加。 布费今天在美国田纳西州孟菲斯市举行的美国地震学会年会上指出，如此大的地震在如此短的时间跨度内随机发生的几率仅为百分之四。
在2005年6月首次发表的分析报告的更新中，布费和他的同事，同样在丹佛的美国地质调查局地球物理学家大卫·珀金斯认为，最近一轮的大地震可能标志着新一轮全球超级地震爆发的开始。 布费说，根据他们的模型，未来6年内再次发生9级或以上地震的概率约为63%。 “现在，这些非常大的地震的危险状况增加了，”他指出。
考虑到科学家们现在报告的关于9.0级东北地震背后巨大力量的信息，这是一个不祥的警告，这场地震于3月11日袭击了日本，造成了巨大的破坏。 在会议上，研究人员透露，主震破裂了一个先前锁定的地震界面，长超过250公里，宽175公里。 虽然大部分地震能量在最初的2分钟内释放出来，但在随后的20分钟左右，发生了几次余震——其中许多震级为6.4级或更高。 研究人员说，总的来说，那次地震及其余震破裂了先前在五次独立地震中滑动的区域。 结果，日本最大的岛屿本州岛的整个北部向东移动了约1米，震中附近的一个地点水平滑动了5.4米，下沉了1.1米——这种突然的沉降加剧了海啸在几分钟后冲击海岸造成的破坏。
然而，包括最近的印度尼西亚、智利和日本地震在内的此类超级地震的明显集中，可以在没有直接联系的情况下得到解释，几位科学家说。 “当你运行统计测试时，你经常会得到听起来很有趣的数字，”新墨西哥矿业与技术学院地球物理学家理查德·阿斯特说。 他认为，在这种情况下，这种聚集可能归结为小样本量的统计数据。 自1900年以来，仅发生了14次大于8.5级的地震。 他补充说，虽然现代地震学仅追溯到一百多年，但产生大地震的构造过程却持续数百年或数千年。
寻找规律
在另一项分析中，加利福尼亚州门洛帕克美国地质调查局的地震学家安德鲁·迈克尔仔细检查了主要地震的数据库，以寻找集中爆发的证据。 他没有使用单一的地震震级阈值，而是使用不同的震级阈值进行了几次统计分析，寻找从几个月到几年不等的不同时间间隔内地震的规律——但一无所获。 “我已经进行了大量的测试，但找不到任何理由拒绝聚集是随机的想法，”他说。
这并不是说大地震不会刺激进一步的地震活动。 在2004年12月地震袭击印度尼西亚后仅4个月，就在海岸附近发生了一次8.6级地震——科学家们说，这是第一次地震重新分配了地壳中的应力的结果。 阿斯特说，通常，这种应力转移的范围仅限于直接区域。 尽管有证据表明，大地震引起的地面运动会引发数千公里外的小地震，但他补充说，没有迹象表明这种触发作用会发生在大地震中。
2020年3月27日在《自然-地球科学》杂志在线发表的研究证实了这些观点。 同样来自美国地质调查局门洛帕克分部的地震学家汤姆·帕森斯和德克萨斯大学埃尔帕索分校的同事亚伦·委拉斯开兹分析了美国地质调查局的地震数据库，以查看7级及以上的地震是否可能在世界其他地方引发中等规模的地震。 帕森斯指出，在1979年至2009年期间，地震仪记录了205次震级超过7级的地震。 尽管其中许多地震在最初事件发生后的一天左右引发了当地余震，但帕森斯和委拉斯开兹没有发现震级在5到7级之间的遥远地震的频率相应增加。
该团队的分析还表明，大地震后应力重新分布到附近断层的距离，仅限于震中距离不超过原始地震破裂长度的两到三倍。 帕森斯说，这意味着即使是超级地震也不应引发数千公里外的大地震。
本文经《自然》杂志许可转载。 它于2011年4月14日首次发表。