根据加州大学洛杉矶分校地球物理学家领导的一项研究,曾经被认为是罕见的强烈超音速地震比以前想象的要普遍得多,这项研究今天发表在《自然地球科学》杂志上。
科学家们分析了2000年以来全球范围内所有6.7级以上的走滑地震——总共有87次——并确定了12次超音速地震,约占14%。(其中四次地震以前没有报道。)
这一比例是科学家预期的两倍多;到目前为止,只有不到6%的走滑地震被认定为超剪切。
走滑地震发生在两个构造板块的边缘相互侧向摩擦时。超音速地震是这类地震的一个亚型,当地表下的断层破裂速度比剪切波(来回震动地面的地震波)更快时,会在岩石中移动。这种效应将能量集中起来,然后猛烈释放;这种效果可以比作音爆。
因此,超音速地震往往比其他同等震级的地震引起更多的震动,而且潜在的破坏性更强。
加州大学洛杉矶分校的Leon和Joanne V.C.Knopoff物理和地球物理学教授、该论文的通讯作者Lingsen Meng表示:“当飞机飞行速度超过声音在空气中传播的速度时,飞机前方会形成一个被压抑的声波锥,当它追上来时,我们会立刻听到,超音速地震可能比其他类型的地震更具破坏性,因为它们更能产生地震波,震动更大,可能造成更大的破坏。”
Courtesy of Lingsen Meng
Lingsen Meng
这项研究还发现,超音速地震在海洋下发生的频率与在陆地上发生的频率一样高,而且它们最有可能发生在走滑断层上,比如加利福尼亚的圣安德里亚斯断层。
研究结果表明,灾害规划工作应考虑附近断层是否有能力产生超音速地震,如果有,则应采取措施,以应对比非超音速地震可能造成的更大程度的震动和潜在破坏。
孟说,之所以发现的超音速地震相对较少,是因为研究人员主要研究陆地上的地震。
论文的共同作者是加州大学洛杉矶分校的博士生Han Bao和Liuwei Xu,以及法国尼斯蓝色大学的高级研究员Jean Paul Ampuero。
科学家们使用一种称为反向投影的方法来确定地震波到达的方向,以推断地震沿着断层移动的速度。该技术应用一种算法来分析由一组传感器检测到的地震波之间的短暂时间延迟。这种方法类似于通过跟踪智能手机发送到手机塔的信号来定位一个人。
数据显示,超音速地震往往发生在成熟的走滑断层上,其中两个大陆板块的边缘相互横向摩擦。在一个成熟的断层中,这种作用已经持续了足够长的时间,形成了一个受损岩石带,就像断层周围的大坝一样,减缓或阻断了地震波传播,并集中了它们的能量。
Ampuero表示,这一发现有助于科学家更好地理解断层产生导致超音速地震的破裂的原因。
在过去的一个世纪里,加利福尼亚州至少发生过一次大型超音速地震:1979年,南加州帝国谷地区发生6.5级地震,造成远至墨西哥的人员受伤,并对灌溉系统造成严重破坏。尽管它早于科学监测,但1906年在旧金山造成广泛破坏的地震也可能属于超强剪切类别。
并非所有的超音速地震都是灾难性的。断层的形状、周围的岩石以及其他因素都会影响地震波的传播并限制能量的积累。弯曲的断层倾向于减缓、偏转或吸收地震波,而直断层则让地震波自由流动。
在之前的一项研究中,孟的研究小组将2018年印尼苏拉威西岛发生的7.5级灾难性地震认定为超级剪切事件。地震和随之而来的海啸造成至少4000人死亡。孟说,尽管印尼地震断层呈曲线状,但可怕的破坏还是发生了,因为断层移动速度比以往任何记录都快,早期地震的能量很可能储存在岩石中,等待瞬间破裂。
幸运的是,孟说,海洋中的超音速地震比导致海底垂直移动而引发海啸的地震的可能性更小。
另一方面,圣安德烈亚斯断层大部分是直的,可能会经历比苏拉威西地震更大的爆炸性破裂。
注:本文由院校官方新闻直译,仅供参考,不代表指南者留学态度观点。