本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
我们之前讨论过地震,大家可能都很清楚,发生地震时,很可能会有余震。或者两次。或者二十几次。我们大多数人认为这些余震最多持续几天。
但研究表明,有些余震会持续——你们准备好了吗?——几个世纪。
密苏里大学哥伦比亚分校的地球物理学家刘勉表示,许多研究人员认为,小规模地震活动揭示了地壳中应力正在积聚的位置——这些应力可能在未来引发更大的地震。然而,刘勉和伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的赛斯·斯坦因在2017年11月5日出版的《自然》杂志上报告称,许多发生在远离构造板块边缘的中等规模地震,可能仅仅是几十甚至几百年前沿着同一断层发生的更大地震的余震。
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中西部的各位,我猜你们没想到新马德里会给你们发送旧闻,对吧?但情况似乎确实如此。
让我们退后一步,看看这里的机制
大地震后通常会发生余震,这是最初的震动给周围地壳带来的变化的结果。余震在主震后立即最为常见。随着时间的推移和断层的恢复,它们变得越来越罕见。这种地震活动衰减的模式可以用大森法则来描述,但斯坦因和刘勉发现,衰减的速度取决于地点。
在构造板块的边界处,大地震造成的任何变化都会被板块本身的运动完全压倒。它们以每年约一厘米的速度移动,是地质界的法拉利。它们很快就会“重新加载”断层,抑制余震,并在10年内恢复原状。在大陆中部,断层的移动速度不到每年一毫米。在这个慢车道上,大地震后可能需要一个世纪或更长时间才能恢复正常,余震也会持续那么长时间。
这是一个关于两个断层的故事。让我们看看新马德里,好吗?来吧。搜索“新马德里断层”的照片。我会等你的。
很多地图,但照片不多,对吧?那是因为那里没什么动静。大部分都隐藏在地表之下,而暴露出来的东西看起来也不太像断层。
科学记者兼作家艾德·扬为《国家地理》杂志撰文:“再说一遍,新马德里证明了这个原理——过去一千年里,该地区发生了一系列大地震,但根据二十年的GPS测量,地壳没有显示出近期变形的迹象。看来,近期的活动确实是几个世纪前的地震的遗留物,这种威胁已经停止了。”
换句话说,不像圣安地列斯断层那样,地表上没有太多动静。尽管1811-1812年冬季引发了轰动,但新马德里断层是一个缓慢而沉睡的断层。与新马德里相比,圣安地列斯断层是一个速度恶魔,这一点显而易见。当然,还有其他差异——一个是转换断层,两个板块彼此滑动,另一个更像是裂谷型,北美洲开始分裂,然后决定保持在一起——但主要的是速度。根据这项研究,圣安地列斯断层在十年左右的时间里就会锁定和加载,将余震抛在脑后,让紧张的加州人等待大地震。新马德里断层在一次相当剧烈的扰动后,仍然在蠕动着试图变得舒适。每次它发生明显的抽搐时,中西部的人们自己也会变得紧张不安。
毕竟,上次这东西破裂时,河流确实倒流了。一定会让人们有点担心。但根据斯坦因和刘勉的说法,没什么好担心的——至少,就新马德里而言是这样。你们只是要经历数百年的余震,因为该断层的移动速度比圣安地列斯断层慢100多倍。这是好消息。
而且数据很漂亮
“我们中的许多人已经怀疑这一点了,”刘勉说,“因为我们今天在中西部看到的许多地震都具有类似余震的模式。它们发生在我们认为在1811年和1812年引发大地震的断层上,并且随着时间的推移,它们的规模一直在缩小。”
为了验证这一想法,斯坦因和刘勉使用了实验室关于岩石断层如何工作的实验结果,预测余震会在移动速度较慢的断层上持续更长时间。然后,他们查看了来自世界各地断层的数据,发现了预期的模式。例如,50年前震撼蒙大拿州、爱达荷州和怀俄明州的7.2级赫布根湖地震的余震至今仍在继续。
“这是有道理的,因为赫布根湖断层的移动速度比新马德里断层快,但比圣安地列斯断层慢,”斯坦因指出。“观测和理论以我们喜欢但并非总能实现的方式结合在一起。”
这可能会给赫布根湖地震震中附近的居民带来一些安慰。但话说回来,也可能不会。当上次大地震摧毁了一座山坡,撕裂了道路,形成了一个新的湖泊,并在整个地方留下了断层崖时,因断层移动速度比圣安地列斯断层慢,因此余震会持续更长时间这一事实而感到安慰,实在很难,对吧?
这项研究指出了一个事实,即小的地震并不总是预示着大的地震
新的研究结果将帮助调查人员了解大陆内部的地震,并尝试评估那里的地震危险。“直到现在,”刘勉观察到,“我们主要试图通过观察小地震发生的地方来判断大地震会在哪里发生。” 这就是为什么许多科学家对2008年5月发生在四川的灾难性7.9级地震感到惊讶——那里在过去几百年里没有发生过很多地震。
“根据小地震预测大地震就像‘打地鼠’游戏——你等着地鼠从它下去的地方再冒出来,”斯坦因说。“但我们现在知道,大地震可能会在其他地方突然出现。我们不仅要关注小地震发生的地方,还需要使用GPS卫星和计算机建模等方法来寻找地球正在积蓄能量以备未来大地震的地方。我们今天在中西部没有看到这种情况,但我们想继续寻找。”
在我看来,这听起来是个非常好的主意。任何我们可以做的事情来增加成功预测地震的机会,都可以帮助拯救许多生命。而且,当我们发现那些小地震只是过去的地震在说“再见,谢谢所有的鱼”时,我们也能更容易地安心。