地震會“跳遠” 新發現有望改變地震預測模型

凱伊庫拉地震使懷帕帕灣暗礁升高數米。圖片來源：Andrew Spencer

凱伊庫拉地震顯示，科學家低估了看似獨立的斷層出現滑動的可能性，或誤判了地震可能產生的危害。這些斷層的滑動可能讓地震更強烈。“我們認為大家應該警惕。”美國地質調查局地震學家、加州地震災害模型團隊負責人Ned Field說。基于此，該團隊近日升級了美國出現強震的可能性。

“長期以來，人們認為如果斷裂帶之間的距離為5公里，就會阻止斷裂繼續蔓延。”新西蘭地質與核子科學研究所大地測量學家Ian Hamling說，“最大的震驚主要來自事件本身的復雜程度。我認為，世界上沒有任何地震危險預測模型此前曾考慮過這種可能性，就是斷裂在一些斷層與斷層間的明顯跳躍。”

基于實地考察、地震數據、GPS測量結果和衛星雷達圖像，Hamling和同事發現，新西蘭地震導致的地表斷裂十分松散，有的甚至間隔15公里。由于地震量級與斷層破裂長度直接相關，新西蘭地震震級明顯比斷裂沒有跳過斷層所產生的地震更大。

這一現象不僅會增加潛在地震的最大量級，還會改變大地震出現的幾率：一旦更多斷層可能同時活動，就會有更多方式匯集成大地震，從而增加其發生的可能性。而且，Field表示，這也意味著大橋和摩天大樓會面臨更高風險，它們更易受到在大地震中長時間釋放的地震波的影響。

加州正帶頭示范應對這些更大更復雜地震的方法。該州最近一次地震預報發生在2015年，Field及其同事發布的模型精確了斷層分段原則，并首次涵蓋了多重獨立斷裂帶同時斷裂的可能性。Field表示，雖然這一模型使用的仍是5公里就能中斷斷層同時破裂，但它將該州的大多數斷層聯系在一起。

而這些變化將加州在未來30年里發生8級及以上地震的可能性從4.7%提高到7%。但由于斷層系統只能釋放與構造板塊摩擦產生的一致的能量，因此大地震頻率的增加意味著沒有太多能量產生小地震。例如，對加州而言，發生6.7級左右地震的可能性降低了30%，而相比之前的模型，這與歷史記錄更接近。

“這朝著真實再現斷層相互作用更近了一步。”Field說。目前，新模型已經被用于更新該州的地震災害地圖，以便為建筑物和其他重要設施的設計提供信息。

目前，科學家仍在研究凱伊庫拉地震中那些距離15公里的看似不相關的斷層。Hamling團隊推斷之前未在地圖上標注的地表附近的斷層，幫助在這些空隙上“架構了橋梁”，表明隱藏的斷層也可能是未知的風險源。

不過，加州理工學院地質學家Jean-Philippe Avouac表示，斷層發生同時斷裂可能甚至不需要物理連接。一個可能的解釋是，一個斷裂帶產生的地震波有足夠的能量引發遙遠斷裂帶的滑動，這一過程也被稱為動態觸發。“我不確定是否需要真實的連接。”Avouac說。

無論如何，該論文合作者、新西蘭地質與核子科學研究所地震地質學家Kate Clark表示，新西蘭地震不僅會影響未來地震模型，還會改變科學家對過去地震的理解。Clark尋找了之前地震引發的沿海地區升高的地質記錄，這些升高不太可能是由一次一個斷裂帶斷裂引發的。“我們可能誤解了之前的一些沿海地區升高的記錄，并可能過于簡化了過去發生的地震的‘情節’。”（唐一塵編譯）返回光明網首頁