地震会“跳远”

凯库拉地震将威帕湾的珊瑚礁抬高了几米。资料来源:安德鲁·斯潘塞

关于地震的经验法则正在被打破。几十年来，地震学家一直认为单个断层的断层(以及长断层上的孤立碎片)与其他断层无关。这限制了断层带可能产生的潜在地震的最大震级。然而，2016年11月14日，新西兰发生了7.8级地震，随后在新西兰南岛中部地区发生了约860次不同程度的余震。这也是该岛现代史上最大的地震之一，它不仅摧毁了道路和房屋，还动摇了人们对地震的理解。最近，一项新的研究表明，被称为凯库拉地震的强烈地震涉及至少12个不同的断层带，其中一些断层带距离很远，被认为彼此没有影响。

凯库拉地震表明，科学家们低估了看似独立的断层滑动的可能性，或者误判了地震的潜在危险。这些断层的滑动可能会使地震更加强烈。“我们认为每个人都应该保持警惕。”美国地质调查局地震学家、加州地震灾害模型小组组长内德·菲尔德说。基于此，该小组最近提高了美国发生强烈地震的可能性。

“很长一段时间，人们认为如果断裂带之间的距离为5公里，就能防止断层扩散。”新西兰地质与核科学研究所的地理学家伊恩·汉姆林说，“最大的震惊主要来自于事故本身的复杂性。在我看来，世界上还没有一个地震风险预测模型曾经考虑过断层在某些断层之间明显跳跃的可能性。”

但是越来越多的证据开始反驳这一观点。例如，2010年墨西哥发生了7.2级地震，断层在断层带之间跳跃了10公里。2011年，日本东北部发生的9级地震也比预期的要强烈，因为之前认为相互独立的几个断层段破裂了。菲尔德说，凯库拉地震提供了最显著的证据，表明人们需要一种新的地震风险评估策略。

根据实地调查、地震数据、全球定位系统测量和卫星雷达图像，哈姆林和他的同事发现，新西兰地震造成的地表裂缝非常松散，有的甚至相距15公里。由于地震的震级与断层的破裂长度直接相关，新西兰的地震震级明显大于断层不跨越断层产生的震级。

这种现象不仅会增加潜在地震的最大震级，还会改变大地震的概率:一旦更多的断层可能同时移动，就会有更多的方式聚集成大地震，从而增加它们发生的概率。此外，菲尔德说，这也意味着桥梁和摩天大楼将面临更高的风险，它们更容易受到大地震中长时间释放的地震波的影响。

加州正率先展示如何应对这些更大、更复杂的地震。该州最新的地震预测发生在2015年。菲尔德和他的同事发布的模型准确地描述了断层分割的原理，并首次涵盖了多个独立断层带同时断裂的可能性。菲尔德说，尽管该模型仍然使用5公里来同时破坏断层和破裂，但它连接了该州的大多数断层。

这些变化将使加州未来30年发生8级以上地震的概率从4.7%增加到7%。然而，由于断层系统只能释放与构造板块摩擦产生的能量相同的能量，大地震频率的增加意味着没有太多的能量来产生小地震。例如，对加州来说，6.7级地震的概率要低30%，这比以前的模型更接近历史记录。

"这离真正再现断层相互作用又近了一步."菲尔德说。目前，新模型已用于更新国家地震灾害地图，为建筑物和其他重要设施的设计提供信息。

目前，科学家们仍在研究离凯库拉地震15公里以外看似不相关的断层。汉姆林的团队推断出地球表面附近以前没有在地图上标出的断层，有助于在这些缺口上“搭建桥梁”，表明隐藏的断层也可能是未知的风险源。

然而，加州理工学院的地质学家让-菲利普·阿伏瓦克说，同时发生的断层甚至可能不需要物理连接。一种可能的解释是，断层带产生的地震波有足够的能量触发远处断层带的滑动，这一过程也称为动态触发。"我不确定我是否需要真正的联系。"阿沃亚克说。

无论如何，新西兰地质与核科学研究所的地震地质学家、该论文的合著者凯特·克拉克说，新西兰地震不仅会影响未来的地震模型，还会改变科学家对过去地震的理解。克拉克寻找以前地震引起的沿海地区上升的地质记录，这些地震不可能一次由一个断层带引起。“我们可能误解了一些以前的海岸海拔记录，可能把过去地震的‘情节’过于简单化了。”(唐毅宸编译)

中国科学新闻(2017-04-06第三版国际版)