地震的极速行进“音爆”

在直线路径上保持高速的地震可能会造成额外的破坏

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最新的证据表明,一些地震可以产生强大的类似音爆的效果,这可能会增强它们的破坏力。这一惊天动地的结果来自于对2001年西藏强烈地震的裂缝进行分析,该地震造成了所谓的超剪切破裂——这意味着地球沿着震动400公里(250英里)长断裂的四分之一处,以几乎是正常速度两倍的速度分裂开来。

直到最近,地震学家还不确定地震能否在短暂的瞬间之后保持如此高的速度。了解长时间的超剪切震动是如何工作的,可能有助于研究人员更好地衡量诸如圣安德烈亚斯断层等断层的破坏潜力,该断层穿过加州海岸的旧金山。

地震发生在构造板块沿着被称为断层线的连接处相互摩擦时,导致剧烈的震动,这可能会撕裂断层上方的地面。在20世纪70年代之前,研究人员认为,裂缝的移动速度只能和水波一样的波纹一样快,即横波,其速度约为每秒3公里(1.9英里),称为剪切速度。


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但他们认为,在两个板块相互侧向摩擦的断层中,可能会发生不同的情况,而不是一个板块滑到另一个板块的下面。这种摩擦会产生沿断层线来回振动的波,其速度快于剪切速度。

这些纵向或类似声音的波可以在较慢的横向断裂前产生第二条移动速度更快的裂缝。“它产生了一个冲击波,就像音爆一样,而那些……波是我所担心的,”牛津大学地震学家莎米塔·达斯说。

达斯和其他研究小组发表的多项研究表明,2001年发生在西藏昆仑山的一次7.8级地震以每秒5至6公里(3至3.7英里)的速度,或接近岩石中声速的速度移动。这个速度快到足以在一分钟内从纽约市到达波士顿。

哈佛大学的地球科学家哈莎·巴特和詹姆斯·莱斯及其同事今年早些时候报告说,从主断裂分离出来的次生裂缝只与传播了100公里(62英里)的超剪切冲击波一致。

在本周的《科学》杂志中,达斯表示,这一发现最终证实了持续的超剪切破裂。“我们现在意识到,地震的行为有点像汽车,”她说。如果有一条直线路径,它可以加速到超剪切速度,并保持该速度直到它必须穿过断层中的弯道。

她说,类似的影响可能促成了1906年旧金山地震造成的破坏。

超剪切地震可能会比剪切地震在离断层线更远的地方产生更剧烈的震动。巴特和一位同事提交了一篇后续论文,表明西藏的超剪切破裂引发了从断层向外辐射的双重冲击波的连环攻击。“我们的模拟预测,在像圣安德烈亚斯断层一样深的断层周围,地面的大幅度运动将达到数十公里的量级,”他说。

但莱斯指出,这种影响应该是非常短暂的,并且对它们遇到的岩石类型很敏感,这可能会限制它们的力量——“所以我们还不完全了解它们对地震危险的所有后果。”

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