地震來臨之前可能會有暗示＊

地震來臨之前可能會有暗示＊

Richard A Kerr

海上的暴風雨會給水手提供合理的警告：氣壓計度數下降、風向的突然轉變以及天空中某些不祥的預兆都預示著暴風雨即將來臨。而地震學家卻沒有這么幸運。數十載的監測未能提供一次即將來臨的地震的任何警報信號，因此，多數地震學家都轉而研究其他方面的問題。

然而，最近對土耳其一次大地震的已有十年之久的低質量數據進行的分析卻揭示出令人好奇的地震前兆信號（圖1）。位于加州Menlo Park的美國地質調查局（USGS）地震學家Ross Stein（并未參與該項研究）說，“雖然最后結論還有待分曉，但我們必須予以認真考慮。”“這簡直太重要了，不能置之不理。我們就應該這么做。”

這項令人鼓舞的新成果（見Science，2011，331：877－880，及本期第18頁譯文：“1999年土耳其Izmit MW7.6地震的持續成核過程”——編者注）源自對1999年距土耳其伊斯坦布爾100km的Izmit M7.6地震記錄的分析。那次地震使已經得到充分研究的北安那托利亞斷層的150km區段破裂，并造成17 000人喪生，引起了地震學家的高度關注。而震前幾分鐘內發生的導致此次事件的微小前震卻并沒有引起太多的注意，其原因是：地震的起始點附近只有一臺地震儀記錄到一次以上前震。（來自多個儀器點的完整記錄實際上能夠使地震學家用三角測量法測定地震，并可大大增加所提取的有關地震的信息量。）就連這一臺地震儀從幾何意義上講也處在最無用的位置——正對著此次大地震起始斷層上的地點。

圖1 前兆？從一個十年之久的地震記錄中發現的極微震（圖中帶標號的尖峰信號）可能表明，斷層正發生著緩慢滑動，從而觸發了1999年土耳其Izmit地震

所有這一切都使地震學家感到非常沮喪，其中就包括對Izmit地震及其余震進行了深入研究的法國格勒諾布爾第一大學（Joseph Fourier University）的Michel Bouchon。但就在約一年前，Bouchon與5位土耳其和法國的同事轉而利用從頗似噪聲的地震記錄中提取信息的新技術開始分析數量極其有限的前震記錄。最近10年才研發的這些新方法用以研究震顫，即新近識別出的出現在某些斷層的連續地震“哼鳴”。

利用這些方法及其他方法，該團隊發現了除18次明顯前震之外的約22次前震，所有這些前震在地面都是感覺不到的。某些情況下，這些前震的彎彎曲曲的地震圖記錄道顯示出驚人的相似性，這表明多數前震或所有前震都源自斷層同一區段的破裂。Bouchon及其同事研究了不同類型的地震波到達地震儀所需要的時間，并根據其中的細微差異得出了如下結論：前震破裂發生在斷層上的位置與隨后主震的起始位置相同。他們還發現，主震前從第一次前震到44min后的一次前震，整個過程加速了正好0.07s。

對于Bouchon及其同事而言，Izmit前震絕不僅僅意味著一個普通的微震群。它們是M7.6地震形成過程中斷層處于滑動狀態

——不僅感覺到應變在增大——的明顯信號。

按照該團隊的解釋，位于最終震中下方15km處的一段數百米寬的斷層反復發生破裂，每次破裂都使該段斷層滑動1mm到1cm。Bouchon認為該斷層滑動的位置與最終大地震的起始位置吻合。因此，正是加速慢滑導致了最終大地震的失控破裂。

Bouchon說，“在Izmit地震事件中，我們第一次看到震前深部斷層滑動”。他又說，第一對前震的獨特性告訴地震學家——或監測斷層的計算機程序——“一次大的事件可能即將來臨。”

在某種程度上，研究人員已經被他們的成果所打動。Stein說，Bouchon“利用如此低質量的數據獲取了盡可能多的東西”。位于Menlo Park的USGS地震學家William Ellsworth說，“源自某個較小區域的非常明顯的前震序列確實會引發最終的”大地震。但Ellsworth又說，僅僅依據單個地震記錄而得出的見解仍十分模糊。所有的前震“可能位于同一地點，也可能不是。”

一個更基本的問題是，地震學家尚不清楚Izmit加速前震序列的概念會推行多遠。“我們知道”大地震“有一定的行為范圍”，Ellsworth說。半數以上大地震根本沒有前震。他指出，“許多地震完全是突如其來的”。研究人員特別仔細地觀察了圣安德烈斯斷層上2004年Parkfield M6.0地震和1989年Loma Prieta M6.9地震的起始點。“我們確實沒有發現什么東西，”Ellsworth說。位于Menlo Park的USGS地震學家David Shelly說，“所有研究人員都知道，地震前的斷層滑動可能“較為頻繁地發生，而這種滑動可能會觸發地震，也可能不會觸發地震。”

位于加州Palo Alto的斯坦福大學地震學家Gregory Beroza說，對Izmit的觀測結果既令人振奮又令人沮喪，因為根據理論，“這是大家都期望看到的東西”。“令人沮喪的是，他們沒有足夠的數據表明究竟在發生著什么。但這會激勵我們加倍努力，密切監視其他地震的起始狀況。”他指出，問題是如何在密集的地球物理監測網中捕捉到大地震的信息，因為“我們不知道地震會從什么地方開始。”

譯自：Science，18February 2011，Vol.331：836

原題：A quake may have hinted that it was on the way

（中國地震局地球物理研究所 左玉玲 譯；鄭需要 校）

（譯者電子信箱，左玉玲：yulingzuo＠yahoo.com.cn）

P315.7；

D；

10.3969/j.issn.0235－4975.2011.05.005

2011－04－11。