撰文：Sid Perkins，為自然雜誌供稿
從2004年末開始，一系列巨大的、引發海嘯的地震震撼了世界，首先襲擊了印度尼西亞，然後是智利，最近是日本。如此規模的地震確實罕見：自1900年以來，僅發生了7次震級達到或超過8.8級的地震——這是去年二月智利地震的震級。
那麼，在短短六年內，這七次地震中的三次幾乎同時發生，這意味著什麼呢？ 雖然一些科學家認為這些“超級地震”可能是長期強震爆發的先兆，但許多其他科學家認為，最近地震明顯集中的現象只不過是統計上的偶然事件。
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美國地質調查局（USGS）在科羅拉多州丹佛市退休的地震學家查爾斯·布費說，最近這一連串廣泛分佈的地震與上世紀中葉發生的一次集中爆發非常相似。在那次所謂的集中爆發中，由3次9級或更高震級的地震組成，在12年內先後襲擊了堪察加半島、智利和阿拉斯加。 布費今天在美國田納西州孟菲斯市舉行的美國地震學會年會上指出，如此大的地震在如此短的時間跨度內隨機發生的機率僅為百分之四。
在2005年6月首次發表的分析報告的更新中，布費和他的同事，同樣在丹佛的美國地質調查局地球物理學家大衛·珀金斯認為，最近一輪的大地震可能標誌著新一輪全球超級地震爆發的開始。 布費說，根據他們的模型，未來6年內再次發生9級或以上地震的機率約為63%。 “現在，這些非常大的地震的危險狀況增加了，”他指出。
考慮到科學家們現在報告的關於9.0級東北地震背後巨大力量的資訊，這是一個不祥的警告，這場地震於3月11日襲擊了日本，造成了巨大的破壞。 在會議上，研究人員透露，主震破裂了一個先前鎖定的地震介面，長超過250公里，寬175公里。 雖然大部分地震能量在最初的2分鐘內釋放出來，但在隨後的20分鐘左右，發生了幾次餘震——其中許多震級為6.4級或更高。 研究人員說，總的來說，那次地震及其餘震破裂了先前在五次獨立地震中滑動的區域。 結果，日本最大的島嶼本州島的整個北部向東移動了約1米，震中附近的一個地點水平滑動了5.4米，下沉了1.1米——這種突然的沉降加劇了海嘯在幾分鐘後衝擊海岸造成的破壞。
然而，包括最近的印度尼西亞、智利和日本地震在內的此類超級地震的明顯集中，可以在沒有直接聯絡的情況下得到解釋，幾位科學家說。 “當你執行統計測試時，你經常會得到聽起來很有趣的數字，”新墨西哥礦業與技術學院地球物理學家理查德·阿斯特說。 他認為，在這種情況下，這種聚集可能歸結為小樣本量的統計資料。 自1900年以來，僅發生了14次大於8.5級的地震。 他補充說，雖然現代地震學僅追溯到一百多年，但產生大地震的構造過程卻持續數百年或數千年。
尋找規律
在另一項分析中，加利福尼亞州門洛帕克美國地質調查局的地震學家安德魯·邁克爾仔細檢查了主要地震的資料庫，以尋找集中爆發的證據。 他沒有使用單一的地震震級閾值，而是使用不同的震級閾值進行了幾次統計分析，尋找從幾個月到幾年不等的不同時間間隔內地震的規律——但一無所獲。 “我已經進行了大量的測試，但找不到任何理由拒絕聚集是隨機的想法，”他說。
這並不是說大地震不會刺激進一步的地震活動。 在2004年12月地震襲擊印度尼西亞後僅4個月，就在海岸附近發生了一次8.6級地震——科學家們說，這是第一次地震重新分配了地殼中的應力的結果。 阿斯特說，通常，這種應力轉移的範圍僅限於直接區域。 儘管有證據表明，大地震引起的地面運動會引發數千公里外的小地震，但他補充說，沒有跡象表明這種觸發作用會發生在大地震中。
2020年3月27日在《自然-地球科學》雜誌線上發表的研究證實了這些觀點。 同樣來自美國地質調查局門洛帕克分部的地震學家湯姆·帕森斯和德克薩斯大學埃爾帕索分校的同事亞倫·委拉斯開茲分析了美國地質調查局的地震資料庫，以檢視7級及以上的地震是否可能在世界其他地方引發中等規模的地震。 帕森斯指出，在1979年至2009年期間，地震儀記錄了205次震級超過7級的地震。 儘管其中許多地震在最初事件發生後的一天左右引發了當地餘震，但帕森斯和委拉斯開茲沒有發現震級在5到7級之間的遙遠地震的頻率相應增加。
該團隊的分析還表明，大地震後應力重新分佈到附近斷層的距離，僅限於震中距離不超過原始地震破裂長度的兩到三倍。 帕森斯說，這意味著即使是超級地震也不應引發數千公里外的大地震。
本文經《自然》雜誌許可轉載。 它於2011年4月14日首次發表。