【新发现】神秘群震预测日本超级大地震?


神秘的群震预示着日本大地震科研人员开始对深层流体与7.5级地震的关联性进行研究

开年不利,2024年1月1日的大地震摧毁了很多日本传统建筑并造成至少202人死亡。
过去三年里,能登半岛,这块从本州岛西海岸向日本海探出100公里的半岛,发生了数以万计的小到中等规模的地震(虽然其中大多数地震人类是感受不到的),这样的群震(编者注:群震,也可称为地震群,新闻报道中的'seismic swarm','earthquake swarm'也都是同义词)在世界各地都有发生,尤其是在火山或地热活动活跃的地区,则更为常见。不过通常说来,群震基本上总是逐渐减弱消失,并以一声呜咽告终,而能登半岛的群震最后却迸发出惊人的巨响。

2020年12月以来,日本能登半岛东北部地震活动率迅速增高(上图),形成远离第四纪火山和古破火山口的地壳地震群。截至 2022 年 10 月,该地震群继续活跃,有记录的最大地震是 2022 年 6 月 19 日发生的 M5.4 地震。该地区以厚的(>2 公里)渐新世至中中新世火山岩和火山碎屑岩为标志爆发于日本海同步开放前阶段(Yoshikawa et al.,  2002​)。地表地质研究表明,火山活动大约在 1997 年终止。14Ma,该地区被海洋沉积物覆盖。由于晚中新世以来的缩短变形,该地区发育了ENE—WSW向褶皱和逆断层(Ozaki,  2010​;Yoshikawa等,  2002​)。沿着能登半岛的北部海岸,活跃的海洋断层与海岸线平行(Inoue&Okamura,  2010​)。
加州理工学院的地球物理学家扎卡里·罗斯说:“就算放眼全球,我也想不出还能有哪个群震,会在这么大的地震之前发生!”科学家们现在正在仔细研究这次地理现象过程中的各个细节,以及这些群震是怎么导致1月1日日本大地震的。京都大学的大地测量学家西村拓也说:“还有很多问题需要解决。”东京大学的地震学家加藤爱太郎说,当地下深处热量产生的高压流体(水、气体或岩浆),渗透到断层系统中时,流体润滑了断层,并导致断层缓慢滑动,这时群震或者说地震群,就产生了。与大地震前出现的那种短暂小震不同,地震群往往持续震动数天或数年,且不产生人类能感知的主震。
日本东海岸的板块持续碰撞,造成了该国所经历过的历次极具破坏性的地震,其中包括2011年的9级东日本大地震——该地震还引发了一场巨大的高达20米的海啸。而日本的西海岸,也是地震活跃区,那里有高度破裂,并被地下流体渗透的断层带。在过去20年里,有数次6级地震发生在能登半岛附近,该半岛位于东京西北约320公里处。加藤说,2014年的一项建模研究,日本地质学家们曾得出结论,称那里可能会发生7.6级的地震事件。但地震学家并没有预料到那里竟能发生地震群,因为毕竟该地区没有火山或地热活动来产生高压流体。不过自2020年11月以来,每年有数千次地震持续震动着能登半岛东北端,科学家这才注意到这个异常持久的地震群。研究表明,地下流体正通过断层从上地幔上升。西村等人在2023年的一项研究发现,地震群上方的土地上升了70毫米,这表明上涌的流体使地壳在约16公里的深度持续膨胀。
地震群中绝大多数的地震都弱于4级。但加藤说,震级一直在逐渐增强。2022年6月发生了一次5.4级的地震,2023年5月发生了一次6.5级的地震,造成一人死亡,并造成范围极广的破坏。西村说,与地震群相关的深层断层运动可能给地壳上层的断层增加了拉扯和挤压,最终这些力量会在更大的地震中爆发释放。接着就是2024年1月1日。这是自1993年以来日本海沿岸的最强烈的地震。除了死亡人数极高之外,还有数十人失踪,并有超过3万人住在紧急避难所。地震导致的山体滑坡,不但阻断了连接半岛和日本本岛的高速公路,还阻碍了救援和救济工作。而持续的余震则意味着进一步的破坏。西村说目前地震与群震之间的联系还不清楚。上升的流体可能润滑了破裂的断层,又或者来自群震的滑动可能为断层增加了应力。这次的大地震震中在群震区域内,目前研究人员现在正在绘制余震的分布,以确定地震是否发生在群震涉及的断层上。即使地震是从那里开始的,断层的破裂部分也远远超出了群震区域,并沿着能登半岛更远的地方和向着佐渡岛的海底延伸。西村说,“研究如何区分可能导致大地震的群震和那些不至于构成这样威胁的群震,是很重要的。”一些科学家认为这很有必要,也很具开拓性。“我认为我们应该采取观望的态度。”东京大学地震学家和名誉教授罗伯特·盖勒说。与此同时,这次地震也突显了日本传统木制建筑的脆弱。工程师们长期以来一直警告说,他们的重瓦屋顶,虽然能很好地抵御日本经常发生的台风,但在地震中容易倒塌。(当局说,倒塌的房屋造成了大部分伤亡。)而且它们也更易燃。地震在能登半岛北海岸的轮岛市引发了一场火灾,火势蔓延到了市中心的一个历史市场区,将约200座历史悠久的木制建筑烧毁。

传统日本木结构建筑示意模型

被地震和大火摧毁的轮岛早市
轮岛早市最早形成于公元800年左右,主要经营代表日本能登文化的轮岛漆器、工艺品、渔具、土特产等。在1日发生的大火中,轮岛早市约200家店铺受损。据日本国土地理院发布的统计数据,此次火灾的过火面积达4.8万平方米。
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