下一个巨大地震(The Next Great Earthqu

2020年06月14日 14:19 各类作文


规模9以上的巨大地震发生的次数十分稀少,一旦发生,往往会酿成重大灾害、造成许多生命的损失,像发生在2004年12月的南亚海啸地震(苏门达腊地震)。大多数这些地震发生在隐没带,因其大多发生在海洋地壳与大陆地壳聚合性边界,所以常伴随破坏性的海啸。

下一个巨大地震(The Next Great Earthqu
图一.全世界主要隐没带及大地震分布图。隐没带地区(蓝线)和板块构造边界(棕线)上,1900年至今规模7.5以上的地震以实心圆圈标示。空心圆表示从1700到1900间大地震(资料较不完整)。图中显示某些地区在过去的100年内没有规模9的地震,但在之前的200年内有规模9的地震。

隐没带边界超过40,000公里(如图一),破裂的长度大于800公里以上者,就可能会造成规模9的地震,地震学家长期以来试着决定隐没带的哪个部分较其他区域有机会破裂,然而, 2004年苏门达腊地震(规模9)的震源区,却是被认为在隐没带中较不可能发震的区域。到底什幺因素会影响这些大地震的频率?是不是所有的隐没带地区都有可能产生规模9的地震呢?

地震频率可以依板块构造的基础来推估。假设板块边界长度宽度已知(如上段),则板块边界20公尺的滑移量,可对等于一个规模9的地震。若假定所有的滑移量皆由规模9的地震造成,并知此两板块以每年0.02到0.10公尺的速率聚合;,则规模九地震的复发时间为200到1000年。如果其中的一些滑移量是由一些较小的地震或者是缓慢滑移所造成的,此复发时间会更长。

从另一个观点看,这幺长的间隔有它的不确定性,因为在许多地方,可信的地震资料只能回推约100年。距今100年以前的地震,历史上着名的事件和地质观察过去曾被拿来推断这些地震纪录,但它们仍缺少细节的部分。

历史上,大地震的频率没有规律性。举例来说,在卡斯卡蒂亚(Cascadia),因摇晃造成鬆软的沉积物和因海啸造成沙子沉澱的证据显示历史巨大地震的存在,复发时间约为600年(时间範围200年~1500年),然而复发时间存在高度不确定性。

隐没带长度的可延伸,足够产生规模9的巨大地震。在全球主要的隐没带示意图中,有五个隐没带在过去一个世纪发生了5起规模大于9的地震;其他地区在历史上并没有产生规模大于8的地震。在过去几十年,地震学家一直尝试找出地震特徵与隐没带特性的关联性。一个可能的假说是,假设产生巨大地震需要特殊的隐没带特性,则有些隐没地区无法生成规模9的地震。

过去研究指出,隐没的板块年龄跟隐没速度是决定隐没带特性的重要因素:如果隐没板块年轻(因此比较温暖并可以浮起),或者移动比较快速,或者两者兼具,那幺,它到地函间较浅的轨迹,会造成伸入较多其上方的板块区域,而导致较大的地震。这个想法有过去100年历史地震纪录的经验支持。其他类似的想法建立在板块动力学上,在地函中,隐没板块的横向运动改变了板块边界的压力,而且海沟里厚的沉积物润滑了断层。根据这些解释,苏门达腊地震出现在一个非常不可能发生的地区,因其低的隐没速率其相对老的岩石圈。年轻的隐没带,热的岩石圈加热了断层带,地震可能被这样的环境抑制着,因为在地球之中,高温促进延展的程度超过脆性的毁坏。地震作用和断层带温度的回归相关在物理模型中跟统计的结果相似。无论如何,热的原因把南亚海啸地震隐没带断层推向了高地震规模的等级:它的平均温度也许很接近智利的中心,也就是大家所知发生在1960年最大的隐没带地震(规模9.5)。

板块间聚合的速度也会影响大地震的产生。理论上,地震频率会随板块运动的速率增加而增高。如果我们在有限的时间内观察地震的过程,隐没带有较快的滑移速度是理所当然的,因此,较快滑移速度的隐没带比其他速度较慢的隐没带造成较多规模9的地震。确实,如果我们只考虑之前的预测复发时间,在过去100年发生地震规模9的地震数量(五个)是在一个预期的随机过程中。这个地震重现时间的概念,解释了之前一些地震大小和滑移速率的正相关。

苏门达腊-安德曼(Sumatra-Andaman)地震令许多地震学家感到意外,因为它发生在一个令人感到意外的地区:冷的板块、低的板块聚合速率,此说明了上述的假说”巨大地震需要特殊的隐没带特性” 是不成立的,一个被定位成”没有巨大地震潜能”的苏门达腊,仍然发生了造成巨大灾情的海啸地震。,我们目前对下一个大地震会在哪里、何时发生仅有初步的认知,因为资料的累积尚不足。我们需要更多的时间、更多的地震资料累积,才能了解规模9的地震週期行为。

我们必须从苏门达腊地震中记取一个教训:每个隐没带都有潜在的危险,”巨大地震只会发生在特定的隐没带”这种迷思应该要打破。这样的教训希望能流传、被广为散播,例如一位在学校学过海啸逃生课程的10岁英国女孩,她在泰国警告身边做日光浴的人们跑到较高的地区,而救了他们。

即使当我们发展了以科技为基础的全球海啸警报系统,我们也需要持续的教育,让2004年所有近海人们文化记忆中的这些教训可以深留人们的脑海中。

参考资料:
Robert McCaffrey(2007),「The Next Great Earthquake」,Science,第315期,第1675-1676页

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