地震來臨之前可能會有暗示＊

Richard A Kerr

海上的暴風(fēng)雨會給水手提供合理的警告：氣壓計度數(shù)下降、風(fēng)向的突然轉(zhuǎn)變以及天空中某些不祥的預(yù)兆都預(yù)示著暴風(fēng)雨即將來臨。而地震學(xué)家卻沒有這么幸運(yùn)。數(shù)十載的監(jiān)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(shù)地震學(xué)家都轉(zhuǎn)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(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhì)調(diào)查局（USGS）地震學(xué)家Ross Stein（并未參與該項(xiàng)研究）說，“雖然最后結(jié)論還有待分曉，但我們必須予以認(rèn)真考慮?！薄斑@簡直太重要了，不能置之不理。我們就應(yīng)該這么做。”

這項(xiàng)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(xù)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(jīng)得到充分研究的北安那托利亞斷層的150km區(qū)段破裂，并造成17 000人喪生，引起了地震學(xué)家的高度關(guān)注。而震前幾分鐘內(nèi)發(fā)生的導(dǎo)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(diǎn)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(diǎn)的完整記錄實(shí)際上能夠使地震學(xué)家用三角測量法測定地震，并可大大增加所提取的有關(guān)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(diǎn)。

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

所有這一切都使地震學(xué)家感到非常沮喪，其中就包括對Izmit地震及其余震進(jìn)行了深入研究的法國格勒諾布爾第一大學(xué)（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(zhuǎn)而利用從頗似噪聲的地震記錄中提取信息的新技術(shù)開始分析數(shù)量極其有限的前震記錄。最近10年才研發(fā)的這些新方法用以研究震顫，即新近識別出的出現(xiàn)在某些斷層的連續(xù)地震“哼鳴”。

利用這些方法及其他方法，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)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(shù)前震或所有前震都源自斷層同一區(qū)段的破裂。Bouchon及其同事研究了不同類型的地震波到達(dá)地震儀所需要的時間，并根據(jù)其中的細(xì)微差異得出了如下結(jié)論：前震破裂發(fā)生在斷層上的位置與隨后主震的起始位置相同。他們還發(fā)現(xiàn)，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(tài)

——不僅感覺到應(yīng)變在增大——的明顯信號。

按照該團(tuán)隊(duì)的解釋，位于最終震中下方15km處的一段數(shù)百米寬的斷層反復(fù)發(fā)生破裂，每次破裂都使該段斷層滑動1mm到1cm。Bouchon認(rèn)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(dǎo)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(dú)特性告訴地震學(xué)家——或監(jiān)測斷層的計算機(jī)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(jīng)被他們的成果所打動。Stein說，Bouchon“利用如此低質(zhì)量的數(shù)據(jù)獲取了盡可能多的東西”。位于Menlo Park的USGS地震學(xué)家William Ellsworth說，“源自某個較小區(qū)域的非常明顯的前震序列確實(shí)會引發(fā)最終的”大地震。但Ellsworth又說，僅僅依據(jù)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(diǎn)，也可能不是?！?/p>

一個更基本的問題是，地震學(xué)家尚不清楚Izmit加速前震序列的概念會推行多遠(yuǎn)。“我們知道”大地震“有一定的行為范圍”，Ellsworth說。半數(shù)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(xì)地觀察了圣安德烈斯斷層上2004年P(guān)arkfield M6.0地震和1989年Loma Prieta M6.9地震的起始點(diǎn)?！拔覀兇_實(shí)沒有發(fā)現(xiàn)什么東西，”Ellsworth說。位于Menlo Park的USGS地震學(xué)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(fā)生，而這種滑動可能會觸發(fā)地震，也可能不會觸發(fā)地震。”

位于加州Palo Alto的斯坦福大學(xué)地震學(xué)家Gregory Beroza說，對Izmit的觀測結(jié)果既令人振奮又令人沮喪，因?yàn)楦鶕?jù)理論，“這是大家都期望看到的東西”?！傲钊司趩实氖牵麄儧]有足夠的數(shù)據(jù)表明究竟在發(fā)生著什么。但這會激勵我們加倍努力，密切監(jiān)視其他地震的起始狀況?！彼赋?，問題是如何在密集的地球物理監(jiān)測網(wǎng)中捕捉到大地震的信息，因?yàn)椤拔覀儾恢赖卣饡氖裁吹胤介_始?！?/p>

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。