深層地震可能比淺層地震更有效地釋放能量

5月24日發生在俄羅斯和日本之間的深層8.3級地震,其大部分能量在30秒內的四次大震中釋放,而不是在幾天或幾周內釋放

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一項針對地球深處有史以來記錄到的最強烈地震的調查表明,深層地震可能比地表附近的類似地震更有效地釋放積蓄的能量,研究人員在一項新的研究中說。

科學家們調查了5月24日發生在俄羅斯堪察加半島和日本之間的鄂霍次克海下的8.3級地震。鄂霍次克海位於一個俯衝帶之上,即地球構造板塊滑到另一個板塊之下的地方。在這裡,太平洋板塊俯衝到北美板塊之下。

這次地震發生在海床下約380英里(610公里)處,遠低於地殼。此前被列為最強烈的深層地震是1994年發生的8.2級地震,發生在地下約390英里(631公里)處。


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在調查了鄂霍次克海地震期間觀測到的地震波後,研究人員發現,最初的地震引發了另外四次強烈的震動,一次為7.8級,一次為8.0級,兩次為7.9級。科學家們計算出,最初地震的壓力前沿以大約9000英里/小時(14400公里/小時)的速度向外傳播,這引發了最初地震以南的一條線上三個震動。這三個震動中的一個向北釋放了一個壓力前沿,引發了第四次震動。

總而言之,整個地震序列僅在30秒內發生,大部分能量由四次大震釋放。相比之下,發生在近地表的類似地震群可能需要數小時或數天才能結束,並且很可能包括大量的小余震。研究人員說,這表明深層地震可能比淺層地震更有效地釋放應力。

研究人員補充說,這次深層地震可能很擅長快速釋放能量,因為它發生在非常古老的岩石中。該地區俯衝的西北太平洋地殼是地球上俯衝最古老、最冷的海洋地殼之一。它的年齡意味著它很脆,富含應力集中,這擴大了破裂帶,並且可以很容易地被觸發,大大縮短了餘震之間的延遲。

該研究的主要作者、加州理工學院的地震學家盛吉魏(Shengji Wei)表示,一些理論研究表明,在發生地震的深度所發現的壓力和溫度下,破裂只能發生在約6英里(10公里)厚的區域內。

然而,這些新發現表明,破裂發生在至少24英里(40公里)厚的區域中。這表明,即使俯衝開始於大約1億年前,俯衝的岩石仍然保持相對寒冷和脆性,因此充滿了應力集中。

魏告訴LiveScience的OurAmazingPlanet,“這一發現挑戰了先前解釋深層地震的理論,併為俯衝板的熱力和動力演化帶來了新的思考。”

魏和他的同事唐·赫爾伯格(Don Helmberger)、詹忠文(Zhongwen Zhan)和羅伯特·格雷夫斯(Robert Graves)在10月16日的《地球物理研究快報》雜誌上詳細介紹了他們的發現。

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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