本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
我們之前討論過地震,大家可能都很清楚,發生地震時,很可能會有餘震。或者兩次。或者二十幾次。我們大多數人認為這些餘震最多持續幾天。
但研究表明,有些餘震會持續——你們準備好了嗎?——幾個世紀。
密蘇里大學哥倫比亞分校的地球物理學家劉勉表示,許多研究人員認為,小規模地震活動揭示了地殼中應力正在積聚的位置——這些應力可能在未來引發更大的地震。然而,劉勉和伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的賽斯·斯坦因在2017年11月5日出版的《自然》雜誌上報告稱,許多發生在遠離構造板塊邊緣的中等規模地震,可能僅僅是幾十甚至幾百年前沿著同一斷層發生的更大地震的餘震。
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中西部的各位,我猜你們沒想到新馬德里會給你們傳送舊聞,對吧?但情況似乎確實如此。
讓我們退後一步,看看這裡的機制
大地震後通常會發生餘震,這是最初的震動給周圍地殼帶來的變化的結果。餘震在主震後立即最為常見。隨著時間的推移和斷層的恢復,它們變得越來越罕見。這種地震活動衰減的模式可以用大森法則來描述,但斯坦因和劉勉發現,衰減的速度取決於地點。
在構造板塊的邊界處,大地震造成的任何變化都會被板塊本身的運動完全壓倒。它們以每年約一釐米的速度移動,是地質界的法拉利。它們很快就會“重新載入”斷層,抑制餘震,並在10年內恢復原狀。在大陸中部,斷層的移動速度不到每年一毫米。在這個慢車道上,大地震後可能需要一個世紀或更長時間才能恢復正常,餘震也會持續那麼長時間。
這是一個關於兩個斷層的故事。讓我們看看新馬德里,好嗎?來吧。搜尋“新馬德里斷層”的照片。我會等你的。
很多地圖,但照片不多,對吧?那是因為那裡沒什麼動靜。大部分都隱藏在地表之下,而暴露出來的東西看起來也不太像斷層。
科學記者兼作家艾德·揚為《國家地理》雜誌撰文:“再說一遍,新馬德里證明了這個原理——過去一千年裡,該地區發生了一系列大地震,但根據二十年的GPS測量,地殼沒有顯示出近期變形的跡象。看來,近期的活動確實是幾個世紀前的地震的遺留物,這種威脅已經停止了。”
換句話說,不像聖安地列斯斷層那樣,地表上沒有太多動靜。儘管1811-1812年冬季引發了轟動,但新馬德里斷層是一個緩慢而沉睡的斷層。與新馬德里相比,聖安地列斯斷層是一個速度惡魔,這一點顯而易見。當然,還有其他差異——一個是轉換斷層,兩個板塊彼此滑動,另一個更像是裂谷型,北美洲開始分裂,然後決定保持在一起——但主要的是速度。根據這項研究,聖安地列斯斷層在十年左右的時間裡就會鎖定和載入,將餘震拋在腦後,讓緊張的加州人等待大地震。新馬德里斷層在一次相當劇烈的擾動後,仍然在蠕動著試圖變得舒適。每次它發生明顯的抽搐時,中西部的人們自己也會變得緊張不安。
畢竟,上次這東西破裂時,河流確實倒流了。一定會讓人們有點擔心。但根據斯坦因和劉勉的說法,沒什麼好擔心的——至少,就新馬德里而言是這樣。你們只是要經歷數百年的餘震,因為該斷層的移動速度比聖安地列斯斷層慢100多倍。這是好訊息。
而且資料很漂亮
“我們中的許多人已經懷疑這一點了,”劉勉說,“因為我們今天在中西部看到的許多地震都具有類似餘震的模式。它們發生在我們認為在1811年和1812年引發大地震的斷層上,並且隨著時間的推移,它們的規模一直在縮小。”
為了驗證這一想法,斯坦因和劉勉使用了實驗室關於岩石斷層如何工作的實驗結果,預測餘震會在移動速度較慢的斷層上持續更長時間。然後,他們查看了來自世界各地斷層的資料,發現了預期的模式。例如,50年前震撼蒙大拿州、愛達荷州和懷俄明州的7.2級赫布根湖地震的餘震至今仍在繼續。
“這是有道理的,因為赫布根湖斷層的移動速度比新馬德里斷層快,但比聖安地列斯斷層慢,”斯坦因指出。“觀測和理論以我們喜歡但並非總能實現的方式結合在一起。”
這可能會給赫布根湖地震震中附近的居民帶來一些安慰。但話說回來,也可能不會。當上次大地震摧毀了一座山坡,撕裂了道路,形成了一個新的湖泊,並在整個地方留下了斷層崖時,因斷層移動速度比聖安地列斯斷層慢,因此餘震會持續更長時間這一事實而感到安慰,實在很難,對吧?
這項研究指出了一個事實,即小的地震並不總是預示著大的地震
新的研究結果將幫助調查人員瞭解大陸內部的地震,並嘗試評估那裡的地震危險。“直到現在,”劉勉觀察到,“我們主要試圖透過觀察小地震發生的地方來判斷大地震會在哪裡發生。” 這就是為什麼許多科學家對2008年5月發生在四川的災難性7.9級地震感到驚訝——那裡在過去幾百年裡沒有發生過很多地震。
“根據小地震預測大地震就像‘打地鼠’遊戲——你等著地鼠從它下去的地方再冒出來,”斯坦因說。“但我們現在知道,大地震可能會在其他地方突然出現。我們不僅要關注小地震發生的地方,還需要使用GPS衛星和計算機建模等方法來尋找地球正在積蓄能量以備未來大地震的地方。我們今天在中西部沒有看到這種情況,但我們想繼續尋找。”
在我看來,這聽起來是個非常好的主意。任何我們可以做的事情來增加成功預測地震的機會,都可以幫助拯救許多生命。而且,當我們發現那些小地震只是過去的地震在說“再見,謝謝所有的魚”時,我們也能更容易地安心。
