树木年轮与地震的奇妙关系

吕春

树木与地震，可谓风马牛不相及，然而科学家却从树木年轮的变化中，揭开了人类尚不可知的地震秘密……

美國加州圣安特里斯断层曾导致了伤亡严重的1906年旧金山大地震，并且直到今天仍然威胁着洛杉矶地区的安全。这个断层上的下一次地震将会发生在什么时候呢？这一问题毫无疑问对于地震灾害的评估至关重要。

美国的树轮学者们曾沿该地震带断层采集了树木年轮样本，通过专业的树木年轮交叉定年与测量，发现断层上的树木自1813年以来出现了急剧的生长下降，并且用了十几年的时间才恢复到被干扰前的生长水平，野外调查还发现一些树木曾失去部分树冠。然而，距离断层较远的对照树木的年轮并没有出现上述生长下降的现象。于是学者们推测，1812～1813年间，这一带可能曾有地震发生。历史资料恰好记录了1812年12月这一带发生了一次7.5级以上的大地震。

上述例子证实了树木年轮具有指示过去地震事件的能力，这就为人们研究过去地震事件提供了有别于仪器和文字记录的另一条线索。树木年轮在古地震事件研究中的优势在于可以准确定年，甚至可以精确到季节，这是年轮分析应用于古地震学研究的关键。树木的年轮忠实地“记载”着树木的生长状况。在地震时，地面的摇动、地表的破裂、地面的抬升或下降，以及地面的位移或滑坡等干扰因素会使地震带或地震带附近的树木或灌木根部发生压缩或拉伸，并对树冠、树干和树根产生直接的实体性破坏。树冠和根部的损害，会造成树木年轮宽度的突然变窄或者缺失，在个别情况下地震造成的强干扰甚至可导致树木的死亡。这些由外界干扰因素对树木生长的影响不同于气候变化对周边对照树木（未受地震干扰）的影响，并在树木年轮上记录下来。通过对地震带附近树木年轮的分析，并与周边没有受地震影响的树木年轮之间进行对比，利用交叉定年等研究手段，可以推测过去发生地震的年代。

树木年轮还为研究太平洋西北部的卡斯卡底地震的发生提供了重要线索。通过采集由地表变化而死亡的树木年轮样本并与周围活树进行比较，美国学者推测1699 - 1700年卡斯卡底断裂带可能发生了强烈的地震，并且地震可能造成了沿海陆地和森林的下沉，一些树木因无法忍受高盐度的海水而死亡。在进行树木年轮分析时，研究人员首先采集了陆地上19棵存活的北美云杉，建立了从991～1986年的年表，又沿90千米的海岸线从河流、港湾中采集了75棵死树的样品进行对比研究，发现大多数树死亡的年代都在1680年以后，但因为死树丢失了树皮，导致无法确定树木死亡的准确年代。后来，科学家们又对带有树皮的根部进行定年，最终确定了树木死亡年代是在1699年生长季之后和1700年生长季之前。

日本科学家也报道1700年1月27日海啸袭击了日本本州岛，他们认为此次海啸可能是由9级地震引发的。从两者在时间上的一致性看，学者们认为发生在美国太平洋西北部的地震可能诱发了此次海啸事件，其影响波及日本沿海。虽然对两者之间的联系仍然存在着争论，但无论如何，树木年轮为我们认识过去发生的地震事件及其他相关灾害事件提供了宝贵线索。

当然，在判定外界干扰因素对树木生长的影响系地震事件所致之前，我们必须排除其他可能的干扰因素，例如干旱、火灾等事件。在干旱、半干旱地区，干旱也能导致树木生长的下降，其影响一般只限于一两年，但也有持续十年甚至更长的干旱事件，例如20世纪20年代我国北方大旱就持续了十年之久。在高海拔山区和高纬度地区，树木的生长往往会受到低温的限制。