加快地球自轉(zhuǎn)的超強地震

2023-03-23 01:59姜森

檢察風云 2023年5期

文·圖/姜森

1960年智利大地震引發(fā)的海嘯波及日本海岸

2月6日，土耳其南部在不到10個小時內(nèi)發(fā)生兩次7.8級地震，土耳其及其鄰國敘利亞受災嚴重。作為破壞力最大的自然災害之一，地震令人聞之色變。史上震級最高的一場地震發(fā)生在1960年的智利，不僅引起火山噴發(fā)和海嘯，還導致地殼內(nèi)陷，瞬間加快了地球自轉(zhuǎn)的速度，其強度之大實屬罕見。

一個多月發(fā)生數(shù)百次地震

1960年5月21日下午3時，一場超強地震襲擊了南美洲國家智利的瓦爾迪維亞省，史稱“5·21智利大地震”或“瓦爾迪維亞大地震”。這場地震發(fā)生于智利中南部的海底，震級最終確定為9.5級，震源深度33公里。

5月21日是智利的“海軍光榮日”，以紀念伊基克戰(zhàn)役（1879年智利與秘魯之間的一場戰(zhàn)役）的勝利。每年這一天，智利都會舉行盛大的慶?；顒?，智利總統(tǒng)會親自出席。1960年5月21日早上6時2分，智利中部的阿勞科省發(fā)生了一次小型地震——也許冥冥中這是對智利人的警示。這次地震沒有造成太大的損失，只是導致智利南部的通信中斷。受此影響，時任智利總統(tǒng)豪爾赫·羅德里格斯下令，取消“海軍光榮日”的傳統(tǒng)慶祝活動。

智利政府還沒來得及針對阿勞科省開展抗震救災行動，規(guī)模遠超于前的大地震就來了！“5·21智利大地震”涉及的范圍達40萬平方公里。高樓林立的城市頃刻間被夷為平地，大批村莊消失了。從這一天到5月30日，智利連續(xù)遭受地震襲擊，造成6座休眠火山噴發(fā)，還出現(xiàn)了3座新的火山。

經(jīng)地質(zhì)學界評估，這是一次震群型地震，在自5月21日起的一個多月時間里，南北1400公里的狹長地帶上連續(xù)發(fā)生了數(shù)百次地震，其中震級超過8級的有3次，超過7級的有10次，為世界地震史上所罕見。

駭人的大地震還引發(fā)了其他災害。首先是20世紀最大的一場海嘯：智利沿海的大量建筑物被海浪卷走，16萬棟房屋遭到破壞。據(jù)當時的智利媒體報道，“大地震之后，海水迅速退去，露出了從未見過天日的海底。約15分鐘后，水位又驟然漲高，巨浪滾滾而來，高達8—9米，最高達到25米，以摧枯拉朽之勢襲擊了太平洋東岸的城市和鄉(xiāng)村。廣場、港口、碼頭和海邊的大批地震幸存者，瞬間被海嘯吞噬。海邊的大量建筑物被擊得粉碎。緊接著，巨浪又迅速退去，把能帶走的東西席卷一空。如此反復震蕩，持續(xù)了數(shù)小時?！?/p>

除了海嘯，這場大地震還導致了十分罕見的地裂。地表產(chǎn)生斷層并錯位，裂縫深入地表以下達25公里。大量罹難者都是墜入裂縫中喪生的。

1960年智利大地震后，人們觀察地面上的裂縫

值得一提的是，自1939年智利發(fā)生7.8級大地震導致約3萬人死亡后，智利人意識到，“質(zhì)量不過硬，房子就會變成墳墓”。1940年，智利政府頒布了《建筑物抗震設計規(guī)范》，并將不合規(guī)范的房屋強行拆除。因此，“5·21智利大地震”發(fā)生時，凡是符合抗震規(guī)范要求的建筑物，大都只受到較小的破壞。例如，康塞普西翁一座鋼鐵廠只損失了不到1%的建筑和設備，原因是該地區(qū)在1939年遭到大地震侵襲后，嚴格貫徹了《建筑物抗震設計規(guī)范》。智利的建筑物防震設計理念在當時是比較先進的，其核心是“不與大自然硬碰硬，而是盡可能地緩沖、釋放地震所產(chǎn)生的能量，從而最大限度地保全建筑物”。有媒體評論智利在抗震防震方面的高標準：嚴格的建筑規(guī)范、不折不扣的貫徹落實，是眾多生命得以逃離鬼門關(guān)的關(guān)鍵。

上述舉措使智利持續(xù)受益——1985年，首都圣地亞哥發(fā)生8級大地震，只造成177人死亡。為了進一步降低地震災害中的死亡率，自1985年開始，智利政府要求所有建筑物都按照抵御9級地震的標準來設計，即抗強震、可阻燃；留有足夠的逃生通道；舊建筑必須通過改建達到抗震標準，否則就予以拆除。

時間回溯到1960年，“5·21智利大地震”也給人們留下了教訓：除了地震本身造成的危害，其引發(fā)的海嘯也是導致大量人員傷亡和建筑物被毀的元兇。自那之后，地震災害頻發(fā)的國家都著手為易受海嘯襲擊的地區(qū)建立一系列完善的預警機制，對防災減災起到了積極作用。

跨越大洋的海嘯

受到這場海嘯破壞的遠不止智利。在智利西側(cè)的太平洋，海嘯以每小時600—700公里的速度掃過。15小時后，海嘯抵達美國夏威夷，造成56人死亡。22小時后，海嘯抵達日本東海岸。令人難以想象的是，已跨越大洋的海嘯仍然形成高達6—8米的巨浪，對日本的本州、北海道等地造成了嚴重破壞。而海嘯并沒有停止前進的腳步——菲律賓、新西蘭東部、澳大利亞東南部以及遙遠的阿拉斯加和阿留申群島，最終都遭到侵襲。

總體來看，“5·21智利大地震”波及面之廣、釋放能量之大都是非常罕見的。事后據(jù)統(tǒng)計，這場大地震及其引發(fā)的海嘯，共導致近5000人死亡，200萬人無家可歸，直接經(jīng)濟損失在4億—8億美元之間。要知道，1960年智利全年的國民生產(chǎn)總值只有約42億美元。也就是說，“5·21智利大地震”吞掉了這個國家9.5%～19%的國民生產(chǎn)總值。

日本與智利相隔1萬多公里，竟也因為這場地震引發(fā)的海嘯遭受無妄之災——數(shù)百人死亡，數(shù)千所住宅被毀，2萬多畝良田被淹沒，15萬人無家可歸……

9.5級地震如何評定

“5·21智利大地震”是有儀器測量記錄以來，全球震級最高的地震。需要說明的是，根據(jù)地質(zhì)學領(lǐng)域的震級劃分，最高震級為9級。那么，9.5級的數(shù)字是如何得出的呢？

震級是表征地震強弱的量度，也是劃分震源釋放的能量大小的等級。其單位是“里氏”，通常用字母“M”表示。地震所釋放的能量越大，震級就越高。震級每提高1.0級，其釋放的能量就增加32倍；每提高2.0級，其釋放的能量就增加約1000倍。也就是說，1場6級地震釋放的能量相當于32場5級地震；1場7級地震釋放的能量則相當于1000場5級地震。

關(guān)于“5·21智利大地震”的級數(shù)，科學界存在爭議。在這場地震之前，有記錄的震級最高的地震發(fā)生于1906年1月31日，位置在厄瓜多爾和哥倫比亞兩國邊界附近的海中，其震級達到8.8級。鑒于最高震級為9級，有人認為“5·21智利大地震”的震級應評定為8.8級，至多達到8.9級。然而，更多的科學家認為，這場地震所釋放的能量實在太大了，遠超8.9級。于是，通過其造成的破壞反推釋放的能量，最終確定震級為9.5級。它也成為人類史上有記錄的震級最高的地震。

地殼收縮致地球自轉(zhuǎn)加快

21世紀初，地質(zhì)學界對于地震的研究全面深入，“5·21智利大地震”是最重要的研究樣本，取得了許多新的研究成果。

美國航空航天局下屬噴氣推進實驗室的地球物理學家理查德·格羅斯，通過電腦模型模擬評估了“5·21智利大地震”造成的影響。模擬評估結(jié)果顯示，這場地震竟然加快了地球自轉(zhuǎn)的速度，使地球一天的時長縮短了1.26微秒（1微秒等于百萬分之一秒）。為進行比較，格羅斯利用相同的電腦模型對2004年12月發(fā)生的蘇門答臘大地震進行了評估，結(jié)果顯示，那場地震使地球一天的時長縮短了6.8微秒。

格羅斯的研究還顯示，“5·21智利大地震”使地軸偏移了約8厘米。地軸是一條人為設定的線，稍稍偏離地球自轉(zhuǎn)所圍繞的南北軸。依照這條線，地球原本分布不均衡的質(zhì)量變得均衡。

美國威斯康星大學密爾沃基分校地震學家基思·斯維爾德魯普，將地球比作一名手里握著石頭、身體不停旋轉(zhuǎn)的花樣滑冰選手。這名選手的旋轉(zhuǎn)軸處于身體中央，但她的軸心會向握石頭的手稍稍偏移。

大地震是怎樣給地球注入渦輪旋轉(zhuǎn)推力的呢？斯維爾德魯普用身體旋轉(zhuǎn)的花樣滑冰選手來加以說明：“當她收緊手臂的時候，身體旋轉(zhuǎn)的速度開始加快。類似地，在‘5·21智利大地震’期間，由于地殼迅速向內(nèi)部收縮，地球的旋轉(zhuǎn)速度有所加快。”

“5·21智利大地震”屬于逆沖地震，即部分地表沉入相鄰地表的下部。這一過程被稱為“潛沒”，除了地震，還會導致火山噴發(fā)。斯維爾德魯普說：“某塊地表的巖層沉入地球內(nèi)部，就像花樣滑冰選手將雙臂向身體縮緊?！敝挥袃?nèi)向移動的逆沖地震才會導致地球轉(zhuǎn)速加快，從而縮短一天的時長。其他類型的地震則不會影響地球自轉(zhuǎn)的速度，比如水平滑移式地震，即一個板塊水平移向另一個板塊。另外，逆沖地震并不是能夠縮短或延長地球一天時長的唯一現(xiàn)象?；鹕絿姲l(fā)及月球的潮汐作用也能產(chǎn)生這種影響。

科學家雖然可以測量地球一天的時長，但精度只能達到20微秒。所以，“5·21智利大地震”造成地球一天的時長縮短是估算出來的，而不是測量出來的。斯維爾德魯普說：“但是，這并不意味著大地震的影響是假想的。它加快地球自轉(zhuǎn)的影響是真實存在的，只是這種影響稍縱即逝。”“5·21智利大地震”導致的時長縮短并沒有持續(xù)下去，而且其準確的時間也無法進行測量。

大地震之間的關(guān)聯(lián)性研究

智利位于環(huán)太平洋地震帶上，地震活動頻繁。這是納斯卡板塊、南美板塊和奇洛埃板塊之間的碰撞所導致的。納斯卡板塊的絕對運動速度，經(jīng)校準為每年3.7厘米，是地球上所有板塊中絕對運動速度最快的。這些地質(zhì)特征使智利被列為世界上地震最頻繁的國家之一。迄今為止，該國已經(jīng)記錄了100多次7級以上的地震，以及12次海嘯。這也使它成為地質(zhì)學界研究地震的重點國家。

人們不禁好奇，在沒有科學記錄的古代，像“5·21智利大地震”這樣的超強地震發(fā)生過嗎？2005年，美國馬薩諸塞州伍茲-霍爾海洋研究院的地質(zhì)學研究團隊得出結(jié)論：距今3800多年前，智利北部曾發(fā)生過一場震級達到9.5級的強震，當時的智利海岸被摧毀，導致沿海地區(qū)長達1000年都不適宜人類居住。當?shù)氐娜祟愖迦涸?000多年后才重回海邊生活。

另一項研究顯示，強烈的地震導致的地軸偏移，可能積聚巨大的能量，這種能量可能在數(shù)年甚至數(shù)十年后于其他地區(qū)爆發(fā)出來，從而引發(fā)另一場地震。研究認為，1960年“5·21智利大地震”積聚的大量能量并沒有完全釋放出來。2004年12月26日的蘇門答臘里氏9級大地震，可能與“5·21智利大地震”有關(guān)。到了2005年3月28日，蘇門答臘斷層南端又發(fā)生了里氏8.7級地震，這可能與2004年的地震有關(guān)。