新研究稱日本大地震致板塊位移20米遠超預(yù)期

根據(jù)設(shè)置在海床上的儀器實測數(shù)據(jù)，3月11日日本大地震引發(fā)的板塊位移超過了20米。這一實測數(shù)據(jù)幾乎相當于之前專家僅僅依據(jù)理論計算得出結(jié)果的兩倍。

日本海上保安廳負責維護設(shè)置在日本近海斷層附近海床上的測量儀器，這些斷層帶地震頻發(fā)。在這次的實測數(shù)據(jù)中還發(fā)現(xiàn)3·11大地震引發(fā)的海床抬升超過了3米。這些數(shù)據(jù)再次提醒我們?nèi)毡緰|北大地震及其隨后出現(xiàn)的海嘯的巨大威力。日本海上保安廳的佐藤麻理子博士告訴英國廣播公司（BBC）的記者稱：“此次測量顯示的位移程度超出原先理論估算的兩倍。我們的這一結(jié)果顯示了在外海海床上安置實測裝置的重要性。”佐藤博士的論文是將在本周出版的《科學》雜志上予以報道的三篇論文之一。

這三篇論文一起，為揭示這場大地震的起因和復(fù)雜性提供了進一步的線索。但與此同時它們也暴露出科學家之間對于這一問題的看法存在分歧。美國加州理工學院的馬克·西蒙斯（Mark Simons）教授評價道：“我認為他們應(yīng)當做的更好一些。”西蒙斯教授和他的團隊一直致力于通過對大量數(shù)據(jù)的分析，了解地震發(fā)生當天地球內(nèi)部究竟發(fā)生了何種地質(zhì)學變化。

海底測量站的重要性

3·11東北大地震的震源位于日本海溝，這是一個版塊交會點。在這里，密度較大的太平洋板塊向上覆的亞歐板塊俯沖。不過萬幸的是這次地震的震中位于日本外海，距離最近的宮城縣仙臺市也有近130公里，但這次地震的震源很淺，僅有32公里，因此仍然造成了巨大的破壞。設(shè)在陸地上的GPS基站測量到日本本島在地震中向東南方向出現(xiàn)了位移，這些數(shù)據(jù)隨后也被用來對日本外海海底的位移情況進行估算。但日本海上保安廳的工作人員最后成功地獲取了更多的直接測量數(shù)據(jù)，他們測定了設(shè)在海底的5個測量站的位置數(shù)據(jù)。其中一個測量站幾乎恰好位于震中位置。

佐藤博士解釋說：“海底測量設(shè)備就像是聲波鏡子。我們首先通過GPS技術(shù)測定調(diào)查船的位置，隨后在測量船上向海底測量站發(fā)送聲波，以便測定其位置。重復(fù)這一過程，我們便能得到地震前后海底基站的位移數(shù)據(jù)。”這些設(shè)備在10年前便已經(jīng)安裝，但是有關(guān)它們精確位置信息的數(shù)據(jù)是直到去年9月份才獲取的。今年3月底4月初，海上保安廳派出調(diào)查船，以便獲得震后的精確位置信息進行對比。對比的結(jié)果顯示日本附近海床向東南方向出現(xiàn)了5～24米的水平位移，垂直方向的位移值約為-0.8米～3米。記錄到24米的最大位移值的測量站名為MYGI，可以在附圖中看到。

佐藤博士表示：“測量結(jié)果顯示在斷層線附近出現(xiàn)了大規(guī)模的板塊移動，這導致了驚人的海嘯。不過光憑這些數(shù)據(jù)還不足以解釋此次海嘯的規(guī)模，但這些數(shù)據(jù)確實可以為我們在構(gòu)建事件模型時提供很好的限制性依據(jù)。”

現(xiàn)有模型的缺陷

這場地震的規(guī)模和位置都讓很多科學家們吃驚不已。在此之前，學界普遍認為，宮城縣附近的斷層不會發(fā)生大地震，因為這里常年發(fā)生7級左右的地震，釋放了大量的地質(zhì)應(yīng)力。但西蒙斯教授的團隊根據(jù)大量數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型顯示，先前的看法可能是非常有問題的。

到目前為止，科學家們?nèi)匀桓悴磺宄槭裁磳m城縣附近的這一斷層帶竟然會累積這么強大的應(yīng)力。有一種觀點，認為可能是太平洋板塊在向亞歐板塊下方俯沖時，被一些海底火山卡住了，這樣就導致了應(yīng)力的急劇增加。西蒙斯解釋說：“你可以將其理解為兩塊相互移動的木板之間的一顆釘子。盡管木板之間可能還是可以發(fā)生微小的移動，但最終還是被這個釘子卡住了。”他繼續(xù)表示：“這樣的緩慢蠕動可能會引發(fā)一些規(guī)模相對小一些的地震，如之前發(fā)生的一連串7級左右的地震，但最后，釘子終于承受不住強大的應(yīng)力而崩潰，于是巨大的位移瞬間發(fā)生，引發(fā)超強地震。而如果這樣的應(yīng)力累積持續(xù)1000年，一次地震出現(xiàn)的位移量甚至可以達到50～100米。”

對于未來的擔憂

現(xiàn)在專家們普遍擔心的是，接下來，在斷層帶的南側(cè)在未來究竟會發(fā)生什么。這里靠近東京，全日本四分之一的人口集中在此。這里的茨城縣斷層地帶一直以來都呈現(xiàn)和此次發(fā)生強震的宮城縣斷層帶相似的活動現(xiàn)象。西蒙斯教授強調(diào)說：“我想說，我們絕非在預(yù)測一次未來的地震，我們所做的僅僅是再次提醒人們我們對地震現(xiàn)象是多么無知。以此激勵我們投入更大的努力去研究地震的預(yù)報技術(shù)。”