世界上最深的地震之一也是罕見的超音速地震,顛覆了關於這些不尋常地震發生地點的既有觀點。
在過去15年中,僅確認了六次超音速(或超剪下)地震。到目前為止,它們都顯示出相似的特徵,發生在相對靠近地球表面的地方,並且發生在同一種斷層上。但去年,一次非常快且非常深的地震襲擊了俄羅斯堪察加半島下方,打破了這一模式。
該研究的主要作者,發表於今天(7月10日)的《科學》雜誌上的鐘文展說:“這非常令人驚訝。”“它不僅深,而且是超剪下的,而且還很小。”
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這場奇怪的地震發生在2013年5月24日,位於堪察加半島近海的鄂霍次克海下方約398英里(642公里)處。這場6.7級地震是有記錄以來最大的深源地震,即5月24日發生的8.3級地震的餘震。[圖片庫:本世紀具有破壞性的地震]
震動提供了這是奇怪地震的第一個跡象。與1994年洛杉磯的北嶺地震等規模相似的地震會搖晃七到八秒。但是,這次6.7級地震僅持續了兩秒鐘。
在收集了所有可用的地震記錄後,鍾文展和他的合著者意識到,這次地震非常短是因為它非常快。
當斷層的兩側像拉鍊一樣撕裂時,就會發生地震。斷層可以並排滑動或上下滑動,也可以是兩個方向的組合。該事件釋放出地震能量波。某些型別的波稱為剪下波,通常比破裂解開的速度快,但是在超剪下地震中,破裂會趕上剪下波。
當破裂的斷層移動速度比剪下波快時,能量波會像以超音速飛行的噴氣機周圍的馬赫錐一樣堆積起來,從而產生類似於地震音爆的現象。
加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯海洋研究所的地震學家鍾文展說,鄂霍次克地震的破裂速度達到每秒5英里(8公里/秒)。他說,在較淺深度的常規地震中,破裂速度約為每秒2.2英里(3.5公里/秒)。
“U”代表獨特
到目前為止,地震學家從未記錄到如此極端深度的超高速地震。他們也沒有在那種斷層上看到過超剪下地震。
此前,超高速地震發生在走滑斷層上,在走滑斷層中,地球的兩個板塊相互滑動,沒有上下運動。但是鄂霍次克地震發生在俯衝帶中,在俯衝帶中,一個斷層將地球的一個構造板塊推到另一個板塊之下。
鍾文展說,他認為新的地震將顛覆超剪下地震及其潛在危險震動的模型。研究人員認為,地震音爆效應可以將地表震動的影響增加到普通地震的兩到三倍。但是到目前為止,沒有人認為推力型斷層會達到超音速。
鍾文展說:“如果像北嶺這樣的淺層地震達到超剪下,則可能導致更大的震動,並可能造成更大的破壞。”他告訴《生命科學》說:“剪下馬赫錐會產生非常強烈的震動。”
鍾文展說,地震還將幫助研究人員更好地瞭解超深層地震。關於這些地震為什麼會發生,仍然存在很多未知數,他說。
鍾文展說:“我們仍然不知道為什麼地震會發生超剪下。” “我們仍然不知道為什麼會發生深層地震。但是這個令人驚訝的發現告訴我們有關深層地震的一些資訊。”
加利福尼亞大學聖克魯茲分校的地震學家索恩·萊伊說,這項研究給關於深層地震是否與靠近地球表面的地震根本不同的辯論帶來了麻煩,他沒有參與這項研究。
萊伊不相信鄂霍次克地震是超剪下地震。他說:“這是一種合理的解釋,但是(地震)訊號非常複雜。”在深層地震帶中看到的其他型別的震動可能會產生類似的效果。
深層地震發生在岩石的行為發生根本性變化的地方:它們從像磚頭一樣斷裂轉變為像溫暖的塑膠一樣緩慢流動(稱為延性變形)。研究人員正在積極辯論岩石如何在這些深度的地震中破裂。
萊伊說:“這是我們見過的最乾淨,最清晰的破裂之一。”“如果這是超剪下地震,那將非常酷。”
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