科學家提出大地震形成機制新理論將改進地震預測

2016年11月，美國俄勒岡大學和法國國家科研中心（CNRS）研究人員在《科學》雜誌聯合發文提出大規模地震發生的新機理，該成果對目前已經被普遍認可的大地震產生機制的相關理論提出了挑戰。

目前被廣泛接受的有關大地震產生機制的理論要點包括：

①大規模地震（震級>8.5）通常發生在板塊俯衝帶；

②在該區域，板塊快速匯聚並且發生俯衝的板塊形成年齡相對年輕。

然而，2004年和2011年先後發生在印尼蘇門答臘安達曼群島和日本東北的大地震（二者均導致了致命的海嘯）均違背了上述理論：前者板塊運移速度相對較慢（每年3-4厘米），而後者，俯衝至日本之下的太平洋板塊，其年齡已經有1.2億年之久。上述事實對已有大地震形成機制的結論產生了新的質疑即所有板塊俯衝帶是否都會導致大地震發生。

研究人員試圖通過「俯衝帶幾何學」這一新的視角破解上述質疑。研究人員根據全球13個主要板塊俯衝帶俯衝斷層的幾何學特徵以及在板塊俯衝帶所發生的大型逆沖斷層地震的歷史記錄建立了俯衝板塊斷層模型slab1.0，分析俯衝板塊幾何特性與大地震形成之間的關係。研究結果表明每一俯衝帶最大地震震級同俯衝斷層曲率成反比，也就是說，在俯衝帶兩個板塊接觸區域越平坦的位置越容易發生大地震。在兩個板塊的匯聚處即俯衝帶區域，由於上伏岩石與其下岩石之間存在「滑動虧損」導致整個交互作用帶構造板塊的移動被阻止，這種狀態持續時間往往超過1000年。這種「滑動虧損」結果導致能量大量蓄積，當滑動虧損超過一定閾值，蓄積的能量就會突然釋放而形成大規模地震。

研究人員指出，俯衝斷層曲度越高，沿俯衝帶該閾值變化越大，一系列不同閾值形成更為頻繁的地震，但這使得地震分佈的空間範圍更小並且地震震級也更低；與之相反，如果相同破裂閾值在整個斷層的分佈佔到很大比例，那麼相應地，導致整個滑動受阻區域發生同時破裂的幾率就會大大增加，因而發生大地震的可能性就越大。

據此，研究人員預測：儘管同樣都處於板塊俯衝帶，菲律賓、薩洛蒙群島或萬那杜發生大地震的可能性不大，而已經持續200-300年未發生大地震的秘魯、爪哇或墨西哥則呈現出新研究結論所確定的大地震形成的所有特徵，未來發生大地震的可能性很大。該研究對於未來改進地震監測以及地震與海嘯預防具有重要價值。

Mega-earthquakes rupture flat megathrusts

文章來源：國家高端智庫科學院《科技前沿快報》，2017年，第2期。

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