在海洋表面和海底深处,存在一种温和、缓慢且几乎无声的现象,几十年来一直不为地质学家所知。所谓的“慢滑移事件”或简称“慢地震”于 20 世纪 90 年代被发现,是断层线中发生的轻微破裂,可能在更大、更具破坏性的地震中发挥作用。
在本周发表在《科学》杂志上的一篇新报告中,地震学家表示,虽然慢地震可能无法像天气预报员在飓风来临前几天预测飓风那样预测大型危险地震,但慢速运动仍然可以告诉他们地震动力学以及断层系统何时变得危险。“慢地震可能充当应力计,”东京大学地震学家、《科学》评论的合著者加藤爱太郎在一封电子邮件中写道。
加州大学伯克利分校的地震学家罗兰·比尔格曼说:“慢地震的发现以及我们利用现代技术进行研究的能力,真正开启了我们看待断层及其力学原理的全新篇章。”他的研究将慢地震与更大的地震联系起来,并在论文中被引用。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将有助于确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
地震通常发生在地球板块相互挤压时,在边界区域积聚压力,直到最终发生一次性撕裂,这是一种潜在的剧烈调整,称为逆冲型地震。事实证明,偶尔这些断层也会更缓慢地移动——几天、几个月或几年内移动几厘米,但这仍然比正常的板块运动要快。
这些较慢、较平稳的隆隆声与其更嘈杂的表亲之间的关系尚不完全清楚。也许它们是由导致较大地震的相同力引起的。或者,它们实际上可能有助于触发更大的地震,要么是通过将断层上的压力积累到某个未知的阈值以上,要么是通过本质上晃动断层使其断裂。
由于慢地震发生得非常缓慢且频率较低,因此很难测量和追踪。但对 2011 年东北地震(引发海啸,进而引发福岛核泄漏)发生前的积聚过程进行的仔细分析表明,破裂带周围直接发生了越来越多的慢地震。2014 年智利伊基克地震之前也出现了类似的趋势。
事实上,慢地震可能会产生震动,对特定区域施加压力,并使其做好断裂的准备。但这些力量可能非常微妙。例如,在 9 级地震发生之前,没有人记录到东北地区周围发生过慢地震。但东京大学的仔细分析揭示了一次持续十年的深层慢滑移事件,该事件最终导致了地震。最深的部分甚至似乎加速直至地震发生。
问题是,我们未来如何识别此类事件? 慢地震显然可以驱动小震群。在日本沿海,这些震群和慢滑移行为似乎大致遵循时间表,并且与更大的地震同时发生。
比尔格曼说,此类震群发生在 1992 年南加州兰德斯地震之前,并且可能与科学家无法探测到的慢滑移事件有关。他补充说,慢地震似乎也不偏爱任何特定类型的断层,因此可能在许多地方都有用。加利福尼亚州的构造板块并排研磨,而在日本,一个板块推到另一个板块下方。然而,两者似乎都产生了地震学家感兴趣的慢地震。
然而,日本在地震研究方面领先美国多年。日本海洋地球科学技术机构最近完成了一个监测系统,该系统通过水下电缆连接压力传感器和尖端地震仪,实时报告断层的微小变化。当数据开始传入时,它将成为地球上寻找慢地震的最佳地点之一。即便如此,加藤警告不要抱太大希望。“慢地震可能会导致特大逆冲型地震事件的概率增加,”加藤写道,“但很少有观测结果可以统计地证实或反驳这一假设。”
作者最后指出,对慢地震的研究可能与其说是一种预测工具(许多地震学家认为预测是不可能的),不如说是一种地质晴雨表,显示断层系统变得多么危险。从理论上讲,在一个特定区域经历了长时间的慢地震活动后,地震学家可能会在未来几年内发出警告,警告某个区域可能会发生大地震。这与其说是一种预测,不如说是一种威胁等级测量。
由于慢地震的一个关键驱动因素可能是流体在地球地壳中移动,因此慢地震可能有助于我们理解经常伴随水力压裂提取化石燃料的震动。但这需要很长时间才能理解这些联系,当然没有人谈论地震预测。
“‘预测’这个词几乎是一个贬义词,”比尔格曼说。他的同事非常不愿意过度承诺。然而,他说,“在预测和预报之间存在一个中间水平。我认为最终认为我们可以实现这一目标是相当合理的。”