地球/做中学问不倒

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地震的相互作用 尽管如此，地震学家还是可以在某些情况下准确地预测出突发地震：这 些情况就是在强震后带来的余震。它是由那些迟来的节理断裂所引起的。这 些节理断裂没有与大型地震同步而是之后才发生。它们也可能是由于相邻断 层发生断裂而引起的。断层发生断裂时，只有少数几个长度范围受到的应力 是最大的，这些余震发生位置就主要集中在这几个长度范围内。事实上，在 地形变化和断裂的断层滑坡后，这条主要断裂断层周围的广大地质区域在地 震后都会发生地质变形，而此时，剩下的区域岩块受力减少。后一种情况一 般发生在断层侧面的岩块区域，而前者一般在断层延伸处。大部分余震集中 在受地震断层滑坡影响而形变最大的区域，其他区域一般不会发生余震。 为此，地震学家使用相关工具预测出可能发生余震的地点。但是，他们 对于这些余震发生的时间能做出何种预测呢？对于这个问题，地震学家们参 照了日本地震学家大森房吉发明的大森定律。根据这条定律，余震出现的概 率和地震发生后的时间成反比：地震发生十天后，余震出现的概率为最开始 的十分之一。目前，对这条定律的起源还存在争议。它主要是关于断层在运 动前和发出振动前的进行缓慢滑坡的能力。事实上，假设断层本身对应力增 大能即刻做出反应，那么所有余震就会在地震发生时发生，可这种情况是不 存在的。大森定律很好地描述了地震和余震之间时间间隔的多变性。这种可 变性存在的必然条件便是断层逐渐失去稳定性的缓慢过程。 但是这条定律并没有涉及地震震级。然而，如果你们联系古腾堡一里克 特定律，这个问题就变得更有意思了。因为结合这两条定律，我们可以预测 地震的分布。以6级地震为例，它带来的余震一般是5级或者更高，那么，等 待我们的可能有10场左右的4级地震，百余场3级地震，以此类推。因此，我 们不必为余震而过分担心，这些余震不具有大的破坏性。但是，为此我们需 要抬高震级标准：有十分之一的概率发生6级地震，百分之一的概率发生7级 地震。发生在1960年的智利地震，地面发生强烈摇晃，震级达到8.1级。当 时，圣地亚哥地震观察室的年轻主任希望能立刻安抚民心，告知居民有关余 震的震级；然而在第二天，智利发生了20世纪最强的地震，震级达到9.5级 ！ 因此，地震学家们很快就意识到地震本身也可能引发另一次地震，这种 情况并不仅仅局限于普通的余震：有时候，这次地震只是下一个规模较大的 地震的预兆；又有时候，多场震级相当的地震接连发生，造成持续数日甚至 数年的地震群；此外，某些“余震”可能在离断层距离较远处发生，发生的 位置可能由于第一次震动造成轻微地质变形，但是不至于造成新的断层断裂 。 地震的这种神秘的“动物”特性成为现今有关短期地震预测的热门话题 和研究主题。因为这些地震群有时能被人类感知，有时则需要最敏感的地震 仪才能检测到，而它们是否可能串联发生造成破坏性大的断裂呢？或许它们 是下一次断裂的开始，也就是当某些巨型节理处于衰弱期，断层濒临断裂的 时候？可是无论如何，根据资料记载，我们很清楚地看到在过去几十年里， 一半发生在加利福尼亚的强地震事件中，在地震前不到一个月，距离范围小 于10千米处，都有“预兆”型地震发生……但是我们如何在普通地震活动中 辨认出这些预兆型地震呢？科学界有关这个本质性问题的论战非常激烈，但 是我们依旧没有得到一个具有说服力的答案！ 或许科学家是出于引导的目的，但是地震课题又被复杂化了。一些科学 家提出这些地震群是被缓慢无声的断层滑坡控制的说法，这种滑坡也就是岩 块失去稳定性的预兆。科学家已经通过对小型断层进行实验衡量出这种滑坡 带来的先地震效果，并且在理论上对其进行了预测。而且，我们看到，这些 地质效应也证实了有关余震的大森定律。因此，当你们想要通过拉动橡皮绳 来移动砖块时，砖块在向你们移动前会缓慢滑动几微米。对于大型的断层来 说，岩块间的无震断层滑动会达到几厘米，在发生破坏性的断裂前，它们的 表面会发生明显的变化。就是这样，我们可以解释发生在2009年的拉奎拉地 震前三个月中有几十起小型地震发生的事实，它们中只有部分能被人类感知 ；也可以解释在距离不到10千米的位置集中发生多次地震的现象，这个地震 位置正是4月6日发生地震的断层断裂位置…… 最后，问题又被科学家们“复杂化”了：他们介入了对地下水的研究。 地下水渗透了断层岩石的孔隙和裂隙，它的压力增大，加快岩壁松动，促进 水通过断层渗滤到地表，因此加速了造成地震的岩块的不稳定性。科学家还 观察到在2009年的拉奎拉地震发生前地下有氡气释放，断层深处发生位移， 产生裂缝，这种气体的释放也许能够解释这些裂缝现象——当然这需要联系 到之前我们说过的突发微震。但是，至今还没有理论上或者可靠的经验论上 的数据例证能估算这类微震引发大型地震的可能性——或者估算相反的结果 的可能性，也就是在没有重要原因而终止的情况，微震过后，这也最常发生 ，人类很幸运地避开地震……看来，科学家们的研究远远没有尽头。 缓慢的滑坡运动、地下水压变化效应、断层断裂：这些因素的未知互动 将成为未来地震起源的核心原理问题…… P43-45