关于东日本大地震成因的一种观点*

Richard A Kerr

关于东日本大地震成因的一种观点*

Richard A Kerr

2011年3月的日本M9.0大地震使日本科学家的家园惨遭破坏。最近，他们通过梳理地震前的几天内记录到的一大堆杂乱的地震信号，对1000多次新近识别出的地震进行了分类整理。其结果揭示出那条致命的近海断层是如何慢慢滑动，然后突然破裂的。现在看来，那种慢滑行为使断层不断加载，最终达到了破裂点，由此引发了3·11灾难性大地震。

这一发现源自对日本附近数十年的密切监视，它为地震学家提供了一个期盼已久的探究谜底的机会，即:“大地震究竟是怎样发生的?”位于加州Pasadena的美国地质调查局(USGS)地震学家Lucile Jones说。虽然慢滑行为是一个长期探寻的大地震的前兆，但它“并不是预测地震的手段，”起码不能将其作为独立的手段来运用，她马上补充道。然而，就在此时此地，地球确实给出了大地震即将来临的一点迹象。研究人员下一步要做的就是搞清这种迹象究竟是罕见的还是寻常的，这就需要审视更多的地震事件。

为了搞清东日本大地震前究竟发生了什么情况，研究人员必须从地震记录中挑选出被标准方法所遗漏的震级更小的地震。标准地震目录中包含了此次9级地震前1个月内同一地区的333次可识别的地震。

但当时发生的地震事件确实太多，肯定还有其他许多地震被掩埋在地震记录中。因此，东京大学地震研究所(ERI)地震学家Aitaro Kato(http:∥scim.ag/A-Kato)及其同事有效地过滤掉了记录中的许多噪声。他们利用已知333次地震中每一次地震的像指纹一样的地震波形，在波涛翻涌的信号(地震记录)海洋中搜寻计算机化的相匹配的信号。他们提取了1416个相匹配的事件，这一数字是日本气象厅(JMA)目录中地震数量的4倍。

在那次9级地震中发生破裂的是一条北-南向、500 km长的断层，原来，在其破裂之前，该断层在大地震的起始点以北发生了慢滑，且不止一次而是两次。最终将在大地震中破裂的断层段一般情况下都紧紧粘在一起，在小地震中甚至连一小块也不会破裂。但有些断层段却非常滑，以至于与其相对的断层段可以慢慢滑过。对于这种不定时发生的滑动，我们将其称之为慢滑、慢地震，或寂静地震。

慢滑不会产生地震波;研究人员只能通过由诸如倾斜仪等仪器在地表或地壳内测定的非常精确的数据来直接监测真正的寂静地震。以常规而言，不会从海底得到这种测量结果。但如果滑动断层有几处黏着点，那么它们就会粘在一起，然后在一些小地震中突然分开。在ERI团队最终得到的1749次地震中，大概有25次重复发生在滑动持续期间的同一断层块上。

ERI团队密切跟踪他们发现的这些重复地震的时间、地点和规模，由此追寻9级地震前任何慢滑行为的轨迹。第一幕慢滑开始于2月中旬，地点位于此次大型逆冲区地震起始点(或震中)以北约40 km处。慢滑继续向南行进，直至2月底到达该大型逆冲区地震最终的震中位置，并就此止步。后来什么事情也没有发生，直至3月9日7.3级前震袭击了第一波慢滑脉冲的起始点。由此触发了第二波速度更高的南向慢滑脉冲。这一次，当滑动就要到达最终大型逆冲区地震的起始点时，9级地震终于爆发了。

ERI团队从那个事件序列中得出的结论是，第二波慢滑脉冲“可能”触发了此次大型逆冲区地震。这种说法很有道理，其他地震学家如是说。当应力积累到足以使断层破裂时，就会爆发地震。在3·11大地震前，东北冲断层段的应力已经缓慢积累了大概1000年，这时，第二波慢滑脉冲又传递来了大致相当于7.3级前震所释放的1/4的应力负荷。这显然就成了压垮断层的“最后一根稻草”。

据此，我们可以说起码一次大地震就是那样发生的。“这说明地震前发生的事情比我们猜想的要多得多，”位于加州Menlo Park的USGS地震学家William Ellsworth说。但ERI地震学家Kato却首先提醒我们，他们并没有找到地震预报的关键途径。首先，要预测地震就必须知道闭锁断层段已经多么接近于破裂，而这是极其难以确定的。

其次，慢滑前兆的频率究竟如何至今尚不明了。“我们不能期望所有事件都会出现如日本科学家期待的那种慢滑前兆，”加州理工学院(Pasadena)地震学家Hiroo Kanamori说。“依据慢滑来进行地震预报必定非常困难。”

但并不是说慢滑之说不会搅起一点点波澜。美国太平洋西北地区近海曾在1700年发生过大型逆冲区地震，如果在那里探测到了类似序列，“那肯定会敲响警钟，”Ellsworth说。马萨诸塞州伍兹霍尔海洋学研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)地震学家Jeffrey mcGuire说，碰巧，他和他的同事不久将在太平洋西北地区附近海域安装一台海底倾斜仪，它将在那里探测实时的慢滑信号。所以很幸运，他们起码会知道什么时间发生了不寻常的事情。

译自:Science，20 January 2012，Vol.335:272

原题:A tantalizing view of what set off Japan’s killer quake

(中国地震局地球物理研究所左玉玲译)

(译者电子信箱，左玉玲:yulingzuo@yahoo.com.cn)

P315.1;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.03.001

2012-02-14。