這場7.1級地震始于大西洋海底的一個裂縫，距離西非利比里亞海岸1050公里左右。起初地震向東和向上移動，然后翻轉方向，沿著斷層的上部向西和向下移動，其速度非常之快，以致于產生了地質版的音爆現(xiàn)象。
地震產生的劇烈震動通常集中在地震行進的方向。回旋鏢地震，或者科學術語所謂的“反向傳播的斷裂“，則可能會使強烈的震動蔓延到更寬廣的區(qū)域。回旋鏢地震究竟有多常見，以及多少回旋鏢地震的傳播速度如此之快，目前尚不清楚。不過，這項近日發(fā)表在《自然地球科學》雜志上的新研究，在揭開這些事件背后復雜的物理原理以及幫助我們理解其潛在危險方面邁出了重要的一步。
“這樣的研究有助于我們了解過去的地震是如何斷裂的，未來的地震可能如何斷裂，以及與靠近人口密集地區(qū)的斷層的潛在影響有什么關系，”美國地震學研究聯(lián)合會的地震學家Kasey Aderhold通過電子郵件說。
海底地震
最近的回旋鏢地震發(fā)生于大西洋中脊附近——南美洲和非洲構造板塊緩慢分離的地點。2016年春天，科學家們在大西洋中脊附近放置了39臺地震儀，以收集遙遠地震的地震波，試圖將構造板塊的底部可視化。
幾個月后，7.1級地震不期而至。倫敦帝國理工學院的地震學家、這項新研究的第一作者 Stephen Hicks說，地震發(fā)生在附近的斷層上，也就是眾所周知的羅曼什斷裂帶。
一連串的地震檢波器準確地記錄了地面的震動，其中包括一對疑似脈沖。出于好奇，Hicks和同事們進行了更仔細地觀察，發(fā)現(xiàn)這對脈沖似乎是地震的兩個階段。通過檢查震中的位置和每個震動階段釋放的能量，研究小組得以還原出此次地震的發(fā)生過程：地震最初是向東傳播，但后來又轉向西方。“地震的構造確實有些奇怪，”他說。
研究小組仍然不能確定地震是否發(fā)生了反向傳播。因此，Hicks聯(lián)系了日本筑波大學的Ryo Okuwaki，后者正在尋找全球各地的其他地震儀捕捉到的回旋鏢地震的信號。在短短幾天內，Ryo Okuwaki通過對這些遙遠痕跡的分析找到了一個答案：地震很可能發(fā)生了反向傳播。
進一步的計算機模擬表明，地震可能始于地下深處并向東移動，直到靠近大西洋中脊。到達大西洋中脊附近后，地震開始轉向，向斷層的上部快速行進。地震的第二階段移動得非常快，達到了所謂的超剪切速度。地震以大約每小時17700公里的速度撕裂地表，相當于從紐約到倫敦只需18.5分鐘。速度如此之快，以至于堆積的地震波就像飛機超音速飛行時壓力波形成的馬赫錐一樣。超剪切地震產生的集中波錐可以進一步放大地震的破壞力。
一組回旋鏢地震
弄清楚“回旋鏢地震”發(fā)生的時間和原因對應對地震帶來的一系列風險來說至關重要。地震產生的震動可能會集中于斷層的一端附近，也就是地震行進的方向，類似于火車開過時喇叭發(fā)出的高音變低沉。“就像多普勒效應，” 加州大學洛杉磯分校的地震學家Lingsen Meng 說，他不是研究小組的成員。雖然這種聚焦性震動通常被認為是朝向一個方向移動，但回旋鏢地震可以聚焦兩個方向相反的區(qū)域的震動。如果是超剪切地震的話，震動的威力可能會更大。
不過，至少還有一個大問題有待回答：這種地震多久發(fā)生一次？
就像研究小組在大西洋觀察的那樣，超剪切速度的回旋鏢地震可能是非常罕見的一種地震。“據(jù)我所知，這是回旋鏢地震第一次被報道，”新西蘭地質與核子科學研究所的地球物理學者Yoshihiro Kaneko說，他不是研究小組的成員。
不過，有關存在回旋鏢地震的證據(jù)越來越多?？茖W家已經在計算機模型中對這類地震事件進行了研究，還在實驗室中進行了模擬。“理論上說回旋鏢地震是存在的，但是在現(xiàn)實世界中很難看到，”英國利物浦大學的地球物理學博士Louisa Brotherson說，她在實驗室里模擬地震。
法國蔚藍海岸大學的地震學者Jean-Paul Ampuero說，科學家曾在慢地震中觀察到回旋鏢斷裂現(xiàn)象。慢地震并不伴隨劇烈的震動，而是在幾天甚至幾個月的時間里緩慢釋放能量。他最近在計算機模擬中發(fā)現(xiàn)了反向傳播的地震。
其他地震中似乎也出現(xiàn)過回旋鏢地震事件的跡象。Meng指出，一些科學家認為，2011年襲擊日本的9.0級東北大地震（日本有記錄以來最強烈地震）可能發(fā)生了一些回旋鏢式的斷裂。2016年襲擊熊本的地震似乎也發(fā)生了類似的回旋鏢式斷裂，Kaneko補充道。在那次地震中，最初的震動引發(fā)了一系列地震中的另外兩次地震，其中一次地震出現(xiàn)了反向傳播，與最初的裂痕發(fā)生了部分重疊。
“這種情況可能比我們想象的更常見，”Kaneko說。
分析地震的常用方法都基于地震朝向一個方向移動的假設，而這些回旋鏢地震可能被這些常用分析方法掩蓋?！拔覀兞曇詾槌５夭粚ふ疫@種地震，也沒預期它存在，” Ampuero說。然而，就地震而言，復雜性似乎才是常態(tài)，而非特例。
就像Hicks說的那樣：“我們對地震的觀察越來越詳細，就越可能會發(fā)現(xiàn)更奇怪的現(xiàn)象和問題?！?/p>
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