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科学松鼠会

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从一场灾难中见证生机,一条新的板块边界正在形成  

2012-11-29 10:13:05|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:田小森

在今年四月,一场持续的强震袭击了苏门答腊群岛,这场让许多人为之惊恐不已的地震在地质上有着非凡的意义,它可能标志着印度洋板块的破裂。

科学家们在这一期(2012年9月)的《自然》杂志上从地质学的角度这样评价了这场地震。

他们通过分析了一系列相关的地震数据了解到,这场最高震级达到8.7的地震很有可能源自海洋深处的板块断裂而产生的,而从它发生的位置来看,应该位于印度-澳大利亚板块之上。

“这并不意味着有什么极其重大的地质事件要在近期发生,因为从地质时间来看,它可能会花上近百万年的时间来完成整个过程,而且从现在的观察来看,这个过程很有可能在8~10个百万年以前就开始发酵了。所以,你可以想象,从现在算起,到底要花多长的时间才有可能获得一条我们今天看来很典型的板块边界。”来自法国高等师范学校的Delescluse这样阐述到。他就是之前在《自然》杂志上热烈讨论发生在四月十一号的苏门答腊地震的三位学者之一。

苏门答腊群岛地处于印度-澳大利亚板块和巽他板块相互接触(碰撞)的地方,这两块巨大的刚性板块的边缘正在以每年5~10厘米的速度相互聚拢并且相互挤压。此时占据了大半个印度洋洋底的印度-澳大利亚板块正向着托有印度尼西亚群岛的巽他板块之下插去。因为板块在互相接触时有强大的摩擦,它使得板块在运动过程中不断的累积之前所受到的挤压力,待到这种受力达到了极限无法再继续时,破裂随之而来,这种短时间内释放极大能量的过程引发的破裂足以引起巨大的震动,2004年发生在苏门答腊附近的那场震级高达9.1级地震就是在这样的一种机制下所产生。

尽管今年四月的这场地震对当地也产生了不小的影响,但它其实并没有像之前发生的地震一样引起一场浩劫般的海啸。这其实可以通过自然界中广泛存在的走滑断层来解释,当断裂发生时,如果两侧的岩石各自向两边移动而不是直接发生相对碰撞,那么情况就会与引发大海啸的逆冲断层(强烈的相向运动使得某一板块叠加在另一板块之上)的效果不太一样了。
而且,这场地震发生在离苏门答腊群岛更西边的地方,差不多位于印度-澳大利亚板块的中部了。在这里,科学家们发现大范围的变质作用和无数的断层带。

Delescluse说,“这已经很好的证明了板块的运动已经由位于它边界的地方向板块中部转移了,澳大利亚板块已经开始了相对于印度板块的运动过程,而印度板块也有对应的相对运动的现象。但它俩之间被一系列的断层所分隔的,如果你看向现在的地球板块,你会很容易的发现在板块之间只存在一条主要断层,这就使得我们想要做的事情是如何将这些不同的断层做一个有机的统一。”他继续说道:“但这也正是问题所在,我们还不知道要花多长时间才能使一些次要的断层变得不那么活跃,从而使其变质作用和活动都集中在相对统一的地方。”

延伸阅读:在世界范围内的影响

就此问题在《自然》杂志上发表的第二篇文章中,来自加州大学的Thorne Lay和他的同事们提供了一系列非常有意思的数据。那就是,在四月份发生的地震中,通过地震波分析,可以明显发现有四条断层与这场8.7级的地震直接相关,而且一共持续了160秒之长。这其中三条相互平行并相距稍远,剩下的一条直接垂直穿越了第一条断层。

Lay的团队强调说,在板块内部发生高达8.7级的地震,这应该算是在目前已有的观察中最为强烈的一次地震记录了。

此后,《自然》杂志发表了第三篇关于这个问题的文章,它着重描述了已经发生的地震是如何引发全世界范围内新的地震的。

虽然这种次生地震的效应之前早有讨论,但是,来自美国地质调查局的Pollitz和他的同事们却对这样的过程中产生的“时滞”效应感到非常吃惊。Pollitz说,“对于大多数的地震而言,是可以预测会发生余震的,这样的影响范围最多不会超过1000Km。但是,对于一些极为罕见的重大地震,例如去年发生在日本东北地区的9级地震,它所能影响的范围可扩展到全球范围,而这种影响并没有太大,一般会随着主震的地震波的到来引发小的地震,同时也随着地震波的离开而逐渐散去。但实际情况往往是复杂的,今年四月的这场地震又给我们带来了全新的认识,它不仅可以诱发全球范围内具有潜在威胁的新地震,而且,它的“时滞”与之前的相比要出奇的高,可高达几小时甚至几天。”

编译者补遗

这场引发《自然》杂志连续发文并且引起媒体热议的事件无疑是有意思的,从基础科学的角度来看,它关乎自然和人的联系。

形而下,人们是要生存在稳定和舒适中还是被地震和海啸所驱赶?地质学家必须从大自然给予的任何一个征兆上给出合理的推理和预测,这种推理和预测需要对生活在这片土地上的人们的正常生活提出建议。形而上,从地球发展的角度来说,自地球相对成形以来,板块的分合控制着地球和地表形态和气候变迁,每一个新的板块边界的产生或是新的缝合带的产生,都是地球发展的一个关键节点,有着极为非凡的意义。

可是,凡是科学都带有探索的意味,你可以看出作者并未完整的叙述它将成为新板块边界的确定性的证据,在文章的末尾,甚至提出了在许多人看来都不知所谓的“时滞”效应和地震的全球响应。但这正是科学探索的魅力所在,他们需要站立在每一个已经观察的神秘现象上,用逻辑和推理建立起自洽的模型并用以追求更适宜的解决方案。

原文地址: http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-19732681

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