動(dòng) 態(tài)

新的地震斷層模型顯示“穩(wěn)定”斷層可能是大規(guī)模地震的關(guān)鍵誘因＊

2013年1月9日，Nature發(fā)表有關(guān)地震發(fā)生機(jī)理及斷層行為的文章，文章認(rèn)為：引發(fā)大規(guī)模地震最關(guān)鍵的因素在于“穩(wěn)定”斷層，而非活動(dòng)斷層。這一觀點(diǎn)顛覆了“活動(dòng)斷層是導(dǎo)致地震發(fā)生的直接原因”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。

在地震發(fā)生時(shí)，地面運(yùn)動(dòng)是斷層兩盤相對(duì)快速移動(dòng)或滑動(dòng)釋放能量的結(jié)果，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平均速度約為每秒3英尺（約0.91m）。并非所有的斷層移動(dòng)都如此之快，有些斷層運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為緩慢滑移即蠕變，通常被認(rèn)為是穩(wěn)定的。一般認(rèn)為，斷層的這種蠕變是持續(xù)的，并且不利于產(chǎn)生快速滑動(dòng)而引發(fā)地震。但新的斷層運(yùn)動(dòng)模擬顯示上述常識(shí)可能并不正確。

斷層滑動(dòng)，無(wú)論其速度快或慢，都是由于作用于斷層的壓力和摩擦力之間相互作用的結(jié)果，而斷層壓力和斷層滑移阻力取決于多種因素，如液體在地殼巖石中的滲透行為。據(jù)此，研究小組根據(jù)基于實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜摩擦定律和流體行為創(chuàng)建了斷層模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力下的斷層運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬。該方法的獨(dú)特之處在于，它能夠?qū)崿F(xiàn)在同一物理模型中重現(xiàn)整個(gè)斷層運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，包括地震成核、動(dòng)態(tài)破裂、震后滑移、震間變形和大型地震模擬。而其他的方法通常僅關(guān)注其中的部分現(xiàn)象。除模擬上述斷層行為外，研究人員同時(shí)對(duì)斷層模型賦以現(xiàn)實(shí)斷層參數(shù)，參數(shù)設(shè)置采用1999年7.6級(jí)臺(tái)灣“9·21”大地震的實(shí)驗(yàn)測(cè)量樣本。

目前，利用該模型已經(jīng)能夠定性地重現(xiàn)2011年日本“3·11”大地震。研究人員認(rèn)為，該地震發(fā)生的震中位置在地震之前為穩(wěn)定斷層帶。研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定斷層保持緩慢的蠕變和對(duì)地震發(fā)生阻礙作用只是暫時(shí)的，隨著時(shí)間推移，動(dòng)態(tài)破裂將穿透上述穩(wěn)定區(qū)域，而最終導(dǎo)致板塊的大規(guī)模滑移。這意味著比目前地震學(xué)家所預(yù)測(cè)的更大的地震將在世界許多地區(qū)發(fā)生。也就是說(shuō)，這些地區(qū)具有發(fā)生地震的潛在危險(xiǎn)性，需要進(jìn)行重新評(píng)估。

該模型對(duì)于認(rèn)識(shí)地震發(fā)生機(jī)理十分重要，據(jù)此可以減輕和避免潛在的災(zāi)難性后果。同時(shí)也可以利用該模型分析地震如何受其他附加因素的影響，如因地?zé)崮荛_采和CO2封存所產(chǎn)生的人為擾動(dòng)。未來(lái)研究人員還將對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，將現(xiàn)實(shí)斷層的幾何學(xué)特征納入其中，以更全面地認(rèn)識(shí)地震災(zāi)害。

P315.9；

A； doi：10.3969／j.issn.0235-4975.2013.03.001

來(lái)源：Nature，2013，

10.1038／nature11703，published online 09Tanunary 2013

2013-02-18。

原文題目：Stable creeping fault segments can become destructive as a result of dynamic weakening

（中國(guó)科學(xué)院國(guó)家科學(xué)圖書館蘭州分館／中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心 王立偉 譯 張樹良校）

（譯者電子信箱，王立偉：wanglw＠llas.ac.cn）