地震的遗产,日本大地震不会引发其他地区大地震

个人随笔 作者:

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致命滑坡:地震的遗产 科学家在尼泊尔震后全力预测山崩风险

2010年发生的一场大地震将智利Maule地区变成了灾区 - 其影响比以前想象的更为深远。显然,地震不仅引发了智利本身的海啸和几次余震,而且南极的冰盖也对遥远的冲击做出了回应。这是美国地球科学家的结果。他们分析了地震前后数小时的南极地震数据。

美国地质调查局制作的地震活动图北京时间3月30日消息,据国外媒体报道,一项最新的研究显示,3月11日发生在日本的特大地震将不会引发其他地区出现类似的大地震。有关这项研究的细节已经发表在了3月27日的《自然地球科学》杂志上。在美国加州门罗帕克(Menlo Park),美国联邦地质调查局(USGS)的地质学家们说:地震就像是倒下的多米诺骨牌,仙台外海的地震确实会引发一系列的余震。但是根据对过去30年间积累的数据进行考察,可以发现这些余震震级不断变小,并且发生地点相对靠近主震发生的地域。马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的Jian Lin说:如果加州发生了大地震,那是因为本来这里就要发生大地震,而不是日本的大地震触发了加州的大地震。而这一论文的合著者汤姆帕尔森(Tom Parsons)认为,在此之前,在这一问题上还是存在一定的争议空间的。地球的断层不是岛链。就像是你丢一块石头到池塘里一样,地震发生时振动波会向四周传播,甚至绕地球传播好几圈。在2008年的一项研究中,帕尔森和同事们发现当这种震动向世界各地传递时,它会在各地触发一些小规模的地震。这种结果引起了人们的担忧:如果全世界都是大地震发生后的余震蔓延之地,那么,它会在别的地方引发较大规模的地震吗?在最新的这项研究中,科学家们将注意力集中到了较大的地震上来。帕尔森和同事们对过去30年间发生过的所有7级以上地震之后的地震波传播数据进行了追溯性分析,一共有超过200个这样的地震案例。结果他们发现,在这样规模的大地震之后,距离震中1000公里以内的断层带出现了相应的反应。但在这一距离范围之外,如日本到加州的距离上,则看不到任何5级以上的触发地震。对于公众而言,这可能是一个让人意外的消息,Jian Lin说。但这对于地震学家而言,比如我自己,则一点都不会感到意外。Jian Lin表示,大地震是如何引发小型地震而非大型地震,其中的机制尚不明了。但他很倾向于将它比喻成一个篱笆:你的邻居当然可以直接用手将篱笆推倒,就像地震常常会推动断层带发生平移一样。但他也可以采用振动的方式来摧毁脆弱的旧篱笆,如将立体声音响的声音调到最高。不过,不论你把音响调到多高,也不太可能把位于另一座小镇的篱笆给震塌掉。但加州大学圣克鲁兹分校的地质学家艾米丽布鲁德斯基(Emily Brodsky)则认为这种想法仍然包含一些不确定因素。她说:你很难去判断一次较大规模的地震究竟是独立发生的,还是受引发的。并且我们对于余震的记录数据还远远算不上完整。在广阔的大洋区域缺乏地震记录设备分布,使得我们手头的数据存在巨大的漏洞。这当然很尴尬,因为我们对于地震的预测能力实在非常糟糕。但对帕尔森和同事们来说,搞清地震背后的物理原理是首要目标,因为那样将对为日本和美国加州这样的地震高风险区进行地震风险评估,制作地震风险等级图具有重要的参考价值。他说:最终,我们想要理解地震背后的物理机制,只有这样,当我们在尝试进行地震预测时,心里才会有点底。更多阅读《自然地球科学》发表论文摘要特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的来源,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

3月27日发表在《自然—地球科学》杂志上的一篇论文认为,大型地震可能会引发周围地区一些小型地震,但大地震之间可能是没有联系的。

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大型地震对于地球来说就像是将石块投入水池,地震波会传播开来,在全球反复多次,并在很远的地区引发轻微地震,于是地质学家开始怀疑,如果整个地球都处于“震后区”,会不会引发大型地震的多米诺效应?在分析了过去30年200多次7级以上地震的地震波传播情况之后,研究人员发现在地震发生地1000公里范围内确实有多米诺式的地震,但没有一次超过5级。

长远来看,监督这些风险的需求非常迫切,而国家范围内的早期预警系统却迟迟未建。

自1900年地震记录开始以来,这次地震的震级是世界上第六大震级,震级为震级。此后,南半球没有发生超过2010年地震的地震。由亚特兰大佐治亚理工学院的Zhigang Peng领导的一个研究小组现在表明,巨大的冲击甚至引发了远在南极的几次小冰震。因此,地震不仅会触发地壳其他区域的活动,还会影响冰冻圈

为何大型地震只会引发轻微地震而不是另一次大地震还不得而知。不过地质学家倾向于将断裂带解释为“尖桩篱栅”,邻居想弄倒栅栏,可以直接动手推,就像地震经常会对周边断层施加的影响一样。也可以通过振动——比如用音响“轰击”一个摇摇欲坠的栅栏,但想用后一种办法来推倒一个坚固的栅栏则是不可能的。

科达里是一条空空荡荡的尼泊尔高速公路边缘的一座鬼城,这条公路穿过了喜马拉雅山最陡峭的一些山坡。在导致近9000人死亡的尼泊尔7.8级廓尔喀大地震一年之后,这个曾经熙熙攘攘的贸易中心现在看起来就像巨人军队激烈厮杀后留下的战场。道路上丢弃着生锈的小汽车和卡车,支离破碎成奇怪的形状。大量岩石停留在住宅的废墟上。

  • 地球表面被冰覆盖的部分。

但是这项研究还有很多不确定性,现在很难明确一次大地震究竟是独立的还是由其它地方的小型地震引起的,而震后地震波的记录也还很不完备,数据欠缺严重。而人类在特定环境下探测地震方面还相当无能。

“这正是在错误的地方建立城镇的好例子。”德国波茨坦地球科学研究中心地质学家Kristen Cook说。穿过科达里的阿尼哥高速公路对这样的灾难并不陌生,在季风季节尤其如此。“它经常处于修整和停运中,即便在地震之前也是如此。”加德满都水源性灾害预防部门滑坡处负责人Shanmukesh Amatya说,“现在,问题变得极端严峻。”

以前没有科学地研究过遥远地震的地震波如何影响冰川的动态。苛刻的,有时是危险的环境条件以及后勤困难的挑战长期以来几乎不可能对极地地区的此类过程进行详细分析。然而,近年来,出现了一种能够进行这种地球物理分析的基础设施:在南极和格陵兰冰盖周围,科学家们已经安装了各种现代测量仪器来记录传播的地震波。使用这种技术,Zhigang Peng及其同事系统地搜索了Maule地震后的地震事件。

刊物: 《连线》网站3月28日
导读者: daiwq
原文: 请看这里

公路不是让Amatya彻夜难眠的唯一问题。这场地震导致了超过1万次滑坡,截断了河流并毁坏了房屋、道路和其他重要基础设施。而且这些破坏并未随着地震结束而结束。这些被地震严重破坏的丘陵地带,现在在大雨和余震之后更加容易滑坡,这一遗留问题可能会持续数年。在最近一次季风季节,这片地区受到的滑坡影响程度是通常的10倍左右。

紧张的敏感系统

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“这是重建过程中的一大难题。”加德满都特里布文大学地质学家、尼泊尔国家重建机构(该机构于去年成立旨在管理震后恢复工作)首席科学家Tara Nidhi Bhattarai说。“在一个依然发生滑坡的地方,哪里才是重建城镇的安全之所?”为了回答这一问题,地质学家正在尼泊尔和其他地震活跃国家的山体上连接电线。

他们能够发现一些偏离冰盖预期动态的活动 - 显然是由于Maule的地震造成的。研究人员在南极的42个监测站中有12个证实了这种联系。位于埃尔斯沃思山脉西北部的一群山脊霍华德努纳塔克斯附近的“HOWD”火车站的冰盖反应非常猛烈。

问题并不局限于震后恢复。喜马拉雅国家面正临着森林砍伐、道路建设、人口增长以及其他变化带来的山体滑坡危险。气候变化或通过融化冰川以及引发更多极端降雨而加剧这一问题。“长远来看,监督这些风险的需求非常迫切。”Amatya说,“而国家范围内的早期预警系统却迟迟未建。”

mg电子4355线路,智利地震的例子表明,重型遥远的地震能够影响冰盖的动态。如果地震扰动足够强,冰面上的微小裂缝可能会扩大为裂缝。该团队怀疑,已经受到严重身体压力的盾牌对此特别敏感。但是,研究人员指出:“我们不知道这些过程是否是无所不在的。”为了澄清仍然还怎么触发icequakes负责例如以这种方式冰川流动的突然变化。“如果我们系统地调查是什么引发了冰震,

当Cook操控一家遥控飞机穿过利什蒂附近的天空时,一众人翘首望着这一幕。利什蒂是栖息在阿尼哥高速公路旁的一个小村庄。小飞机用它的4个推进器在布满滑坡裂缝的地貌上来回盘旋着,那些裂缝像巨大的冰冻瀑布一样从山岭上滑下。

遥控飞机上的一架摄像机和其他感应器提供的数据让Cook构建了一幅当地景物状态的三维重建图。她从去年10月开始这项工作,未来几年每隔数月就会进行监测。她说,通过扫描尽可能多的滑坡影响地区,“我们将能跟踪它们如何随时间改变,以及季风会带来什么样的影响”。

这种对地表的测量将会与跟踪地下正在发生状况的研究形成互补。距离Cook不远的是她在GFZ的同事Christoff Andermann。去年6月,GFZ团队在50平方公里的滑坡地区安装了12台宽频地震观测仪,此外还建设了天气观测站和河流感应器。

对于GFZ研究人员及其同事来说,地震仪是研究滑坡的相对较新的设备。研究人员主要用卫星成像或空中摄影跟踪地貌大规模变化,但这些方法的时间分辨率相对较差,因为图像可能是数天或数月前拍摄的。而地震仪每秒可以拍摄数百次图像,因此它们对于监测陡坡的不稳定性非常理想,美国勒芒-道荷迪地球天文台地质学家Colin Stark说。

“此前,我们一直不明白为什么滑坡在地震后更容易发生,或者陡坡如何随时间恢复。”Stark说。但是过去十年的工作已经表明,地震形成的裂缝会加强未来地震的震级。在一些情况下,这种增加的敏感性会持续数十年。震后的山地对降雨的敏感度也会增加,带领尼泊尔相关研究的GFZ地质学家Niels Hovius说。他和同事发现,在1999年中国台湾集集7.6级地震之后,震区由降雨引发的滑坡因子增长了22。

该团队在随后的工作中提取了集集地震前安装的地震仪收集的数据。这些设备均位于公路附近,由此可以通过监测交通振动如何在地下传播研究地下特征。他们发现,地震波速度在震后显著下降,但速率却逐渐恢复,恢复情况与滑坡速率下降保持相同的轨迹,GFZ地质学家Odin Marc在近日于奥地利维也纳举行的欧洲地球科学联合会上说。

研究人员怀疑,地下的物质在地震前像玻璃珠一样紧密排列在一起。剧烈的地面晃动导致这些颗粒质量扩散,形成洞穴和裂缝,使地下物质密度降低。“这正是地震波运行速度降低的原因。”Hovius说。震后变形导致裂缝逐渐被填满,地下沉积物又一次聚集。“这就是地球的内部愈合过程。”他说。

廓尔喀地震后收集的数据也支持这一观点。最初的研究结果表明,接近地表的地震波的速率在震后会显著降低,而河流径流量增加了50%。这支持地震在地下打开了孔洞和裂缝的观点,后者进一步让地下水可以更加自由地通过裂缝,过去十年一直在监测当地河流流量和沉积运输情况的Andermann说。

这些发现打开了预测滑坡的一条通道。回顾此前的数据,研究人员能够分辨出去年7月大型山体滑坡前的地震信号高峰期。“这些前奏代表了一系列最终导致灾害的信号。”Hovius说,“在这些前奏活动出现的地方,直到整个地貌崩塌之前,地震活动的速率系统地增加了。”

在尼泊尔北部的郎塘村,一堆60米深的碎石成了改善山体滑坡预警的最强动力。在去年地震期间,冰和岩石的混合物向下跌落至谷底,落地时释放的能量相当于日本广岛原子弹爆发的一半能量。这次滑坡埋没了郎塘村和附近的村落,导致近400人死亡或失踪。

研究人员一直在与时间赛跑,尝试了解这场雪崩从哪里开始,该地区是否仍处于风险之中。一项研究发现沿着一条海拔6800~7200米的3公里的山脊有5个起始点,地震在那里摇动了雪和冰川。这些混合物沿着陡坡下滑,在途中又携带了岩石。

大约有700万立方米的碎片填满了山谷底部,另外还有1000万立方米碎片仍然悬停在陡坡上,它们的海拔均在5000米以上。震后一年,岩石掉落和陡坡移位的声音时常回荡在山谷中,提示着依然残存的风险。

郎塘村的案例与阿拉斯加和阿尔卑斯山越来越频繁的岩崩之间存在共同之处,加拿大乔治王岛不列颠哥伦比亚森林与山脉冰川学家Marten Geertsema说。在所有这些地方,冰川在迅速消退,留下岩石裸露的山脉,随时可能滑坡。他表示,高海拔区域变暖可能导致冰冻的岩床解冻,使其更容易被融水渗透,唤醒冰冻中的岩石。“气候变化可能会助长当地地貌的崩溃。”

在尼泊尔高风险地带,研究人员正在结合地震仪和其他技术监测山体边缘骚动的迹象。在面向利什蒂的陡坡上,地震导致山岭的下半部发生沉降,进而形成一个围绕着山体大约蔓延了两公里的5米的开口。这个巨大的裂缝和其他的小裂缝对山坡下的居民形成了严重威胁,加德满都尼泊尔国家地震技术学会执行主任Amod Dixit说。“必须严密监控它们。”

视线返回利什蒂,Cook仍在担心遥控飞机观测到的位于山谷上方的大规模岩石碎块。地震已经让大量岩石和土壤松动,但是尚未触及根基。“它们仍坐落在山体边缘。”Cook指着遥控显示屏上的一堆碎屑说。一旦发生暴雨,这些物质会全部落下,就像上一次季风季节发生的那样。“它们是随时可能被引爆的定时炸弹。”

《中国科学报》 (2016-05-19 第3版 国际)