最新的證據表明,一些地震可以產生強大的類似音爆的效果,這可能會增強它們的破壞力。這一驚天動地的結果來自於對2001年西藏強烈地震的裂縫進行分析,該地震造成了所謂的超剪下破裂——這意味著地球沿著震動400公里(250英里)長斷裂的四分之一處,以幾乎是正常速度兩倍的速度分裂開來。
直到最近,地震學家還不確定地震能否在短暫的瞬間之後保持如此高的速度。瞭解長時間的超剪下震動是如何工作的,可能有助於研究人員更好地衡量諸如聖安德烈亞斯斷層等斷層的破壞潛力,該斷層穿過加州海岸的舊金山。
地震發生在構造板塊沿著被稱為斷層線的連線處相互摩擦時,導致劇烈的震動,這可能會撕裂斷層上方的地面。在20世紀70年代之前,研究人員認為,裂縫的移動速度只能和水波一樣的波紋一樣快,即橫波,其速度約為每秒3公里(1.9英里),稱為剪下速度。
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但他們認為,在兩個板塊相互側向摩擦的斷層中,可能會發生不同的情況,而不是一個板塊滑到另一個板塊的下面。這種摩擦會產生沿斷層線來回振動的波,其速度快於剪下速度。
這些縱向或類似聲音的波可以在較慢的橫向斷裂前產生第二條移動速度更快的裂縫。“它產生了一個衝擊波,就像音爆一樣,而那些……波是我所擔心的,”牛津大學地震學家莎米塔·達斯說。
達斯和其他研究小組發表的多項研究表明,2001年發生在西藏崑崙山的一次7.8級地震以每秒5至6公里(3至3.7英里)的速度,或接近岩石中聲速的速度移動。這個速度快到足以在一分鐘內從紐約市到達波士頓。
哈佛大學的地球科學家哈莎·巴特和詹姆斯·萊斯及其同事今年早些時候報告說,從主斷裂分離出來的次生裂縫只與傳播了100公里(62英里)的超剪下衝擊波一致。
在本週的《科學》雜誌中,達斯表示,這一發現最終證實了持續的超剪下破裂。“我們現在意識到,地震的行為有點像汽車,”她說。如果有一條直線路徑,它可以加速到超剪下速度,並保持該速度直到它必須穿過斷層中的彎道。
她說,類似的影響可能促成了1906年舊金山地震造成的破壞。
超剪下地震可能會比剪下地震在離斷層線更遠的地方產生更劇烈的震動。巴特和一位同事提交了一篇後續論文,表明西藏的超剪下破裂引發了從斷層向外輻射的雙重衝擊波的連環攻擊。“我們的模擬預測,在像聖安德烈亞斯斷層一樣深的斷層周圍,地面的大幅度運動將達到數十公里的量級,”他說。
但萊斯指出,這種影響應該是非常短暫的,並且對它們遇到的岩石型別很敏感,這可能會限制它們的力量——“所以我們還不完全瞭解它們對地震危險的所有後果。”