這場7.1級地震始于大西洋海底的一個(gè)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(zhuǎn)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(chǎn)生了地質(zhì)版的音爆現(xiàn)象。
地震產(chǎn)生的劇烈震動通常集中在地震行進(jìn)的方向?；匦S地震，或者科學(xué)術(shù)語所謂的“反向傳播的斷裂“，則可能會使強(qiáng)烈的震動蔓延到更寬廣的區(qū)域?；匦S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(xiàng)近日發(fā)表在《自然地球科學(xué)》雜志上的新研究，在揭開這些事件背后復(fù)雜的物理原理以及幫助我們理解其潛在危險(xiǎn)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(guān)系，”美國地震學(xué)研究聯(lián)合會的地震學(xué)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(gòu)造板塊緩慢分離的地點(diǎn)。2016年春天，科學(xué)家們在大西洋中脊附近放置了39臺地震儀，以收集遙遠(yuǎn)地震的地震波，試圖將構(gòu)造板塊的底部可視化。
幾個(gè)月后，7.1級地震不期而至。倫敦帝國理工學(xué)院的地震學(xué)家、這項(xiàng)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(zhǔn)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(jìn)行了更仔細(xì)地觀察，發(fā)現(xiàn)這對脈沖似乎是地震的兩個(gè)階段。通過檢查震中的位置和每個(gè)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(zhuǎn)向西方?！暗卣鸬臉?gòu)造確實(shí)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(xué)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(nèi)，Ryo Okuwaki通過對這些遙遠(yuǎn)痕跡的分析找到了一個(gè)答案：地震很可能發(fā)生了反向傳播。
進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)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(dá)大西洋中脊附近后，地震開始轉(zhuǎn)向，向斷層的上部快速行進(jìn)。地震的第二階段移動得非常快，達(dá)到了所謂的超剪切速度。地震以大約每小時(shí)17700公里的速度撕裂地表，相當(dāng)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(jī)超音速飛行時(shí)壓力波形成的馬赫錐一樣。超剪切地震產(chǎn)生的集中波錐可以進(jìn)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(shí)間和原因?qū)?yīng)對地震帶來的一系列風(fēng)險(xiǎn)來說至關(guān)重要。地震產(chǎn)生的震動可能會集中于斷層的一端附近，也就是地震行進(jìn)的方向，類似于火車開過時(shí)喇叭發(fā)出的高音變低沉?！熬拖穸嗥绽招?yīng)，” 加州大學(xué)洛杉磯分校的地震學(xué)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(rèn)為是朝向一個(gè)方向移動，但回旋鏢地震可以聚焦兩個(gè)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(gè)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?！皳?jù)我所知，這是回旋鏢地震第一次被報(bào)道，”新西蘭地質(zhì)與核子科學(xué)研究所的地球物理學(xué)者Yoshihiro Kaneko說，他不是研究小組的成員。
不過，有關(guān)存在回旋鏢地震的證據(jù)越來越多。科學(xué)家已經(jīng)在計(jì)算機(jī)模型中對這類地震事件進(jìn)行了研究，還在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了模擬。“理論上說回旋鏢地震是存在的，但是在現(xiàn)實(shí)世界中很難看到，”英國利物浦大學(xué)的地球物理學(xué)博士Louisa Brotherson說，她在實(shí)驗(yàn)室里模擬地震。
法國蔚藍(lán)海岸大學(xué)的地震學(xué)者Jean-Paul Ampuero說，科學(xué)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(gè)月的時(shí)間里緩慢釋放能量。他最近在計(jì)算機(jī)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(xué)家認(rèn)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(qiáng)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(bǔ)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(gè)方向移動的假設(shè)，而這些回旋鏢地震可能被這些常用分析方法掩蓋?！拔覀兞?xí)以為常地不尋找這種地震，也沒預(yù)期它存在，” Ampuero說。然而，就地震而言，復(fù)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(xì)，就越可能會發(fā)現(xiàn)更奇怪的現(xiàn)象和問題?！?/p>
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