在海洋表面和海底深處,存在一種溫和、緩慢且幾乎無聲的現象,幾十年來一直不為地質學家所知。所謂的“慢滑移事件”或簡稱“慢地震”於 20 世紀 90 年代被發現,是斷層線中發生的輕微破裂,可能在更大、更具破壞性的地震中發揮作用。
在本週發表在《科學》雜誌上的一篇新報告中,地震學家表示,雖然慢地震可能無法像天氣預報員在颶風來臨前幾天預測颶風那樣預測大型危險地震,但慢速運動仍然可以告訴他們地震動力學以及斷層系統何時變得危險。“慢地震可能充當應力計,”東京大學地震學家、《科學》評論的合著者加藤愛太郎在一封電子郵件中寫道。
加州大學伯克利分校的地震學家羅蘭·比爾格曼說:“慢地震的發現以及我們利用現代技術進行研究的能力,真正開啟了我們看待斷層及其力學原理的全新篇章。”他的研究將慢地震與更大的地震聯絡起來,並在論文中被引用。
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地震通常發生在地球板塊相互擠壓時,在邊界區域積聚壓力,直到最終發生一次性撕裂,這是一種潛在的劇烈調整,稱為逆衝型地震。事實證明,偶爾這些斷層也會更緩慢地移動——幾天、幾個月或幾年內移動幾釐米,但這仍然比正常的板塊運動要快。
這些較慢、較平穩的隆隆聲與其更嘈雜的表親之間的關係尚不完全清楚。也許它們是由導致較大地震的相同力引起的。或者,它們實際上可能有助於觸發更大的地震,要麼是透過將斷層上的壓力積累到某個未知的閾值以上,要麼是透過本質上晃動斷層使其斷裂。
由於慢地震發生得非常緩慢且頻率較低,因此很難測量和追蹤。但對 2011 年東北地震(引發海嘯,進而引發福島核洩漏)發生前的積聚過程進行的仔細分析表明,破裂帶周圍直接發生了越來越多的慢地震。2014 年智利伊基克地震之前也出現了類似的趨勢。
事實上,慢地震可能會產生震動,對特定區域施加壓力,並使其做好斷裂的準備。但這些力量可能非常微妙。例如,在 9 級地震發生之前,沒有人記錄到東北地區周圍發生過慢地震。但東京大學的仔細分析揭示了一次持續十年的深層慢滑移事件,該事件最終導致了地震。最深的部分甚至似乎加速直至地震發生。
問題是,我們未來如何識別此類事件? 慢地震顯然可以驅動小震群。在日本沿海,這些震群和慢滑移行為似乎大致遵循時間表,並且與更大的地震同時發生。
比爾格曼說,此類震群發生在 1992 年南加州蘭德斯地震之前,並且可能與科學家無法探測到的慢滑移事件有關。他補充說,慢地震似乎也不偏愛任何特定型別的斷層,因此可能在許多地方都有用。加利福尼亞州的構造板塊並排研磨,而在日本,一個板塊推到另一個板塊下方。然而,兩者似乎都產生了地震學家感興趣的慢地震。
然而,日本在地震研究方面領先美國多年。日本海洋地球科學技術機構最近完成了一個監測系統,該系統透過水下電纜連線壓力感測器和尖端地震儀,即時報告斷層的微小變化。當資料開始傳入時,它將成為地球上尋找慢地震的最佳地點之一。即便如此,加藤警告不要抱太大希望。“慢地震可能會導致特大逆衝型地震事件的機率增加,”加藤寫道,“但很少有觀測結果可以統計地證實或反駁這一假設。”
作者最後指出,對慢地震的研究可能與其說是一種預測工具(許多地震學家認為預測是不可能的),不如說是一種地質晴雨表,顯示斷層系統變得多麼危險。從理論上講,在一個特定區域經歷了長時間的慢地震活動後,地震學家可能會在未來幾年內發出警告,警告某個區域可能會發生大地震。這與其說是一種預測,不如說是一種威脅等級測量。
由於慢地震的一個關鍵驅動因素可能是流體在地球地殼中移動,因此慢地震可能有助於我們理解經常伴隨水力壓裂提取化石燃料的震動。但這需要很長時間才能理解這些聯絡,當然沒有人談論地震預測。
“‘預測’這個詞幾乎是一個貶義詞,”比爾格曼說。他的同事非常不願意過度承諾。然而,他說,“在預測和預報之間存在一箇中間水平。我認為最終認為我們可以實現這一目標是相當合理的。”
