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| 2011/03/29 06:15:53瀏覽286｜回應0｜推薦1 | ||||||||||
□南方周末記者黃永明 在英國阿爾斯特大學地球物理學家約翰·麥羅斯基(JohnMcCloskey)看來,2011年3月11日發生的日本特大地震並不完全出乎意料,因為在3月9日已經有一次7.2級地震,9.0級的這個只是前者的余震。 這次強大的余震讓地球自轉軸發生了25厘米的位移,讓南極洲的一個冰川滑動了半米。它是地球上自1900年以來的第四大地震。 地震發生在環太平洋地震帶上,在這一圈被人們稱為“火環”(RingofFire)的地震帶上出現一場大地震並不奇怪。奇怪的是,几乎沒有地震專家認為靠近日本仙台的那片地帶能夠産生哪怕是接近9.0級的大地震。他們此前一直認為,7.5級是可能的。但9.0級地震與7.5級所釋放的能量相差一百倍。 “這次發生的地震位於仙台外海,還是有點奇怪。大部分地震研究者的精力實際上是在南邊,也就是東京海灣外。”美國伊利諾大學地震學家宋曉東對南方周末記者說。 東京為什麼不地震 這次的日本大地震很容易讓人想起一年前發生的智利8.8級大地震。“它們的震級非常相近,大小非常相近,它們離海岸的距離也非常相近,然後引起了海嘯。”宋曉東說,“智利地震跟日本地震都發生在環太平洋的俯衝帶上。”俯衝帶的地震是由海洋板塊向大陸板塊俯衝造成的。海洋板塊一般較重,在與大陸板塊撞擊的地方,海洋板塊會往大陸板塊下面俯衝。“俯衝”的意思是說,碰撞發生時一個板塊向深部移動。這種類型的地震可以達到很大,比如歷史上1960年的智利9.5級地震和2004年蘇門答臘的9.1級地震,均屬於這一類型。 在海洋板塊俯衝的過程中,大陸板塊本身也會變形,這就是為什麼一般來說俯衝帶後面都有島弧。整個日本就是俯衝帶後面的島弧,再如整個南美安第斯山脈,也都是由俯衝帶形成的島弧。 日本大部分的地震學家實際上是把研究的注意力放在了東京附近。“東京的外海,從歷史上來看比較安靜。但它也位於俯衝帶,所以對於地震研究人員來說問題就是,那個地方是不是要發生地震?那個地方怎麼回事,為什麼會比較安靜?”宋曉東說。這些才是過去很多年裡地震學家所關心的。 自1970年代起,地震學家們就密切關注東京西南方向的東海斷層。那裏自1854年以來都沒有發生過大地震,而此處發生8級地震的周期似乎是150年左右。 仙台大地震發生後的一周內,日本又發生了三次7級以上地震和48次6級以上地震。日本東京大學地震研究所的黑井聰子認為,有證據表明,3月12日和15日發生在東京西邊的兩次地震是由仙台大地震觸發的。 沒有人知道現在的東京是否安全。東京西南方是菲律賓板塊和歐亞板塊的交界地帶,因此一直被認為具有很高的地震風險。但是目前看來,仙台大地震引發的余震主要發生在太平洋板塊的邊界上。 預料之外的地點 只有少數科學家警告過仙台附近發生大地震和海嘯的可能性。在2001年,日本東北大學的地球科學家箕浦浩二及其同事在一篇論文中指出,仙台地區上一次發生巨大海嘯是在公元869年。他們根據更早的地質記錄,提出仙台地區的大海嘯每800到1100年發生一次。因此,他們當時在論文中寫到,“大海嘯襲擊仙台平原的可能性高”。 從地震學本身來說,仙台附近發生地震,或者沿着俯衝帶的任何地方發生地震都不奇怪。因為這裏確實是一個非常薄弱的板塊邊界,而且相互之間的運動每年達到8厘米左右,是非常快的速度。 但另一方面,用現有的地震學知識去分析,這次特大地震的發生確實有它難以理解的地方。美國地質調查局(USGS)的地震學家指出,一次這樣規模的地震需要一條又長又直的斷層,斷裂的長度至少需要300英裡。地質學家已經知道在秘魯和南美東海岸都存在這樣的斷層。但日本地震所發生的地方,並不存在又長又直的斷層,相反,斷層的走向是很不規則的。 有分析認為,這可能意味着地震發生的地方存在一條以前不為人知的分支斷層。這種類型的斷層會以較陡的角度斷裂,從而更容易讓海底地面出現大幅度的垂直錯動,引發巨大的海嘯。但一些初步的計算結果似乎又在排除這種可能性。計算發現斷裂的角度只有14度,並沒有呈現出分支斷層的特點。確切的情況仍然需要更多的計算。 此外,在地質學家看來,大地震的發生還與地殼的年齡有關。俯衝帶中年輕的海洋地殼向地幔俯衝,才可能造成巨大的地震。年老的地殼俯衝的過程比較穩定,只會造成一系列小規模的地震。現在的問題是,日本東北部的海洋地殼已經有1.4億年的歷史,已經算得上是相當老了。 據《自然》雜誌報道,2004年的蘇門答臘地震就引起了關於海洋地殼年齡假說的疑問。因為從那裏的地殼的年齡來看,也不可能發生那樣規模的地震。“我們地震學,以人類的歷史來看,還是很短的。整個現代地震學也就是一百年的歷史,有比較好的現代觀測的歷史大概是50年。”宋曉東說。21世紀已經發生的大地震正在向地震學家提出更多的問題。 近期的測量結果確實顯示出仙台地區由於板塊運動而發生擠壓,從變形的情況看,太平洋板塊卡在了那裏,而沒有順暢地滑入日本下方。這種擠壓所造成的應力只有通過地震來釋放。由於應力積累得非常快,過去的一系列小地震無法完全釋放它,於是出現了3月11日的大地震。美國加州理工學院的地球物理學家托馬斯·西頓(ThomasHeaton)認為,即使這次9.0級地震,也不見得就釋放出了所有應力,“9級大地震之後這裏會發生什麼仍然是個謎”。 有地震學家擔心,如果仙台附近能夠發生這麼大的地震,那麼世界上其他擁有相似年老海洋地殼的區域便也有可能。2010年的智利地震後,一組地震學家在地震發生的區域建立了150個測震台站和30個GPS站點,監測大地震之後的斷層活動情況。他們發現,在過去的一年裡,斷層又錯動了兩到三米。研究人員現在希望通過這樣的研究能夠搞清楚這些緩慢的運動究竟是如何促成智利和日本那樣的大地震的。 最透徹的研究 1995年1月,日本發生阪神大地震。在那個時候,日本的地震監測網已經有幾套在同時運行。其中,日本氣象廳在全國佈置了188個台站,日本防災科學技術研究所(NIED)在日本中部的關東-東海地帶建設了89個高靈敏度的台站。此外,日本的大學也在某些地區裝有地震監測儀器,供研究之用。這些監測網之間會有數據的交流,但總體上說是相互獨立運行的。 阪神大地震後,日本啟動了在全國範圍內升級地震監測網絡的項目。防災科學技術研究所在一年之內完成了在全國分佈有1000個台站的“K網”。K代表Kyoshin,在日語中是“強震”的意思。K網的台站是安裝在地面之上的。 同時,另一個覆蓋全國的“Hi網”也被逐步建立起來,Hi網的測振儀裝在超過100米深的地下,能夠監測到從小到大的地震。到此次仙台大地震發生之時,Hi網已經在全國密集佈置了超過800台高靈敏度的測振儀,儀器間的平均距離在20到30千米。 日本大地震發生時,四百多千米長的斷裂花了大約三分半鐘；斷裂仍在進行之時,日本氣象廳就已經在Hi網的幫助下報出了地震。當時報出的震級是7.9,後來發現地震遠遠比這個要大。在地震發生後48小時,日本全國大約1200個GPS站點的測量數據顯示,本州中部的地殼隨着斷裂的發生向東移動了4米。 這就是為什麼美國地質調查局地震科學中心的威廉·埃爾沃斯(WilliamEllsworth)相信,日本大地震將是有史以來被人們研究得最透徹的地震之一。 (From 南方周末) |
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