Richard A Kerr

如今這個(gè)時(shí)代有許多地球物理學(xué)問(wèn)題尚未得到解決,這一點(diǎn)每個(gè)人都認(rèn)同。最近,幾次巨大地震的發(fā)生震撼了全世界,這在有精確地震記錄以來(lái)是非常罕見(jiàn)的。這些地震包括:2011年3月11日日本9.0級(jí)“巨大地震”、6年前的印尼大地震以及發(fā)生在這兩次地震之間的2010年智利8.8級(jí)地震。在這3次大地震之前,已經(jīng)有40多年沒(méi)有出現(xiàn)這種巨大地震頻發(fā)的情況了。

難道這3次大地震有某種物理意義上的關(guān)聯(lián)?是否有可能是第一次大地震不知何故觸發(fā)了一連串橫跨太平洋的大地震?如果是的話,這一震群結(jié)束了嗎?對(duì)此,專家的看法不一致?！拔覀兊挠^點(diǎn)是這種情況還會(huì)持續(xù),”位于科羅拉多州 Golden市的美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)地震學(xué)家、現(xiàn)已榮譽(yù)退休的科學(xué)家Charles Bufe說(shuō)道。他又說(shuō),基于地震統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果,“我認(rèn)為”全世界“發(fā)生特大地震的危險(xiǎn)性在不斷增大”。

但位于加州Menlo Park的USGS另一位地震學(xué)家Andrew Michael根據(jù)自己的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果卻得出了不同的結(jié)論。他說(shuō),“我根本找不到任何理由拒絕地震隨機(jī)分布的假設(shè)”。也就是說(shuō),他無(wú)法證明大地震接踵而至絕非偶然事件。

地震學(xué)家之前已經(jīng)認(rèn)識(shí)到最大的地震在整個(gè)110年的地震記錄中并不是均勻分布的。在2005年美國(guó)地震學(xué)會(huì)通報(bào)(BSSA)刊載的一篇論文中,Bufe及其位于 Golden市的USGS同事、統(tǒng)計(jì)學(xué)家David Perkins對(duì)1950—1965年間的大震群進(jìn)行了評(píng)估(圖1)。這一震群包含了20世紀(jì)發(fā)生的9次最大地震中的7次(見(jiàn)圖1中部的大跳躍),而且20世紀(jì)的3次巨大地震——9級(jí)或以上地震——都在其中。但在 1965年之后,有36年沒(méi)有發(fā)生8.4級(jí)或以上地震,Bufe和Perkins注意到。

圖1 累積地震規(guī)模圖——二次跳躍。圖中兩次最大跳躍(中間和右側(cè))示出兩個(gè)最大震群

在同一篇論文中,Bufe和Perkins認(rèn)為他們察覺(jué)到了第二個(gè)大震群開(kāi)始的端倪。他們寫(xiě)道,2001年秘魯附近的8.4級(jí)地震表明一個(gè)大震群即將來(lái)臨。在該期刊物付印之前,他們又添加了一個(gè)注釋,將注意力引向2004年12月的蘇門(mén)答臘9.1級(jí)巨大地震,此次地震后不久,在其正南方又發(fā)生了一次8.7級(jí)地震。他們?cè)谧⑨屩袑?xiě)道:“這兩次地震證實(shí)我們可能已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)時(shí)間意義上的巨大地震群發(fā)的……新時(shí)期。果然,6年之后就發(fā)生了智利大地震,2011年3月又發(fā)生了東日本巨大地震(圖1右側(cè)的小跳躍)。

沒(méi)有人知道一次巨大地震為何會(huì)引發(fā)太平洋彼岸的另一次大地震。但Bufe和Perkins不認(rèn)為他們只是因?yàn)樾疫\(yùn)。他們已經(jīng)在計(jì)算機(jī)上完成了10萬(wàn)次運(yùn)算來(lái)隨機(jī)生成模擬地震記錄,以查看在純偶然因素情況下這種密集型震群多長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)一次。“結(jié)果顯示有2%的時(shí)間”,在上周的納什維爾美國(guó)地震學(xué)會(huì)(SSA)年會(huì)新聞發(fā)布會(huì)上,Bufe說(shuō)道,“這一結(jié)果具有非常重要的意義?！?/p>

許多地震學(xué)家卻并沒(méi)有那么自信。加州理工學(xué)院(Pasadena)地震學(xué)家 Hiroo Kanamo ri說(shuō),“提出‘群集效應(yīng)’并沒(méi)有任何過(guò)錯(cuò),問(wèn)題在于,基于如此小的數(shù)據(jù)集不可能開(kāi)展真正意義上的統(tǒng)計(jì)分析。”新墨西哥礦業(yè)與科技學(xué)院(Soco rro)地震學(xué)家Richard A ster在SSA的新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō),“如果數(shù)據(jù)切片恰到好處,你就可以得到聽(tīng)起來(lái)有趣的數(shù)字,但是還存在其他一些同樣合理的方法卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)‘具有統(tǒng)計(jì)意義’的群集效應(yīng)?！?/p>

與Bufe和 Aster一樣,Michael在 SSA的會(huì)議上也給出了對(duì)地震群集效應(yīng)的評(píng)估,他認(rèn)為Bufe和Perkins的結(jié)論源自“一個(gè)嚴(yán)重的統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤”。他在新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō),“我們不可能做實(shí)驗(yàn),所以只能利用數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生假說(shuō),而反過(guò)來(lái)又用同樣的數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)我們的假說(shuō),這就使我們陷入困境”。

這一局限性要求統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)應(yīng)該更具一般性并且與Bufe和 Perkins所用的現(xiàn)有地震數(shù)據(jù)沒(méi)有那么緊密的聯(lián)系,Michael說(shuō)道。他補(bǔ)充說(shuō),在進(jìn)行了數(shù)次這樣的檢驗(yàn)之后,“我發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)可以”在不同震級(jí)范圍內(nèi)“用隨機(jī)模型給出很好的解釋”。Michael又說(shuō),對(duì)于巨大地震,主要問(wèn)題是缺乏巨大地震記錄:“也許真的有群集效應(yīng),但還沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)來(lái)證明這一點(diǎn)。在沒(méi)有一個(gè)具體的物理機(jī)制來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)的情況下,唯一的辦法就是等待更多的地震。”

如果Bufe和 Perkins是正確的,那么Michael可能不需要等待太長(zhǎng)時(shí)間?！叭绻@些(過(guò)去發(fā)生的地震)是隨機(jī)的,則未來(lái)6年內(nèi)發(fā)生一次9級(jí)或以上地震的概率——基于我們的模型——是24%,”Bufe在新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)?！叭绻鼈兪侨喊l(fā)的,則概率是63%。”

大多數(shù)研究人員并沒(méi)有受到這一爭(zhēng)論的影響。正如加州大學(xué)圣克魯茲分校的地震物理學(xué)家 Emily Brodsky所言,“如果認(rèn)為這完全是隨機(jī)的而不值得去研究,那我們就太天真了?！?/p>