地震来临之前可能会有暗示＊

地震来临之前可能会有暗示＊

Richard A Kerr

海上的暴风雨会给水手提供合理的警告：气压计度数下降、风向的突然转变以及天空中某些不祥的预兆都预示着暴风雨即将来临。而地震学家却没有这么幸运。数十载的监测未能提供一次即将来临的地震的任何警报信号，因此，多数地震学家都转而研究其他方面的问题。

然而，最近对土耳其一次大地震的已有十年之久的低质量数据进行的分析却揭示出令人好奇的地震前兆信号（图1）。位于加州Menlo Park的美国地质调查局（USGS）地震学家Ross Stein（并未参与该项研究）说，“虽然最后结论还有待分晓，但我们必须予以认真考虑。”“这简直太重要了，不能置之不理。我们就应该这么做。”

这项令人鼓舞的新成果（见Science，2011，331：877－880，及本期第18页译文：“1999年土耳其Izmit MW7.6地震的持续成核过程”——编者注）源自对1999年距土耳其伊斯坦布尔100km的Izmit M7.6地震记录的分析。那次地震使已经得到充分研究的北安那托利亚断层的150km区段破裂，并造成17 000人丧生，引起了地震学家的高度关注。而震前几分钟内发生的导致此次事件的微小前震却并没有引起太多的注意，其原因是：地震的起始点附近只有一台地震仪记录到一次以上前震。（来自多个仪器点的完整记录实际上能够使地震学家用三角测量法测定地震，并可大大增加所提取的有关地震的信息量。）就连这一台地震仪从几何意义上讲也处在最无用的位置——正对着此次大地震起始断层上的地点。

图1 前兆？从一个十年之久的地震记录中发现的极微震（图中带标号的尖峰信号）可能表明，断层正发生着缓慢滑动，从而触发了1999年土耳其Izmit地震

所有这一切都使地震学家感到非常沮丧，其中就包括对Izmit地震及其余震进行了深入研究的法国格勒诺布尔第一大学（Joseph Fourier University）的Michel Bouchon。但就在约一年前，Bouchon与5位土耳其和法国的同事转而利用从颇似噪声的地震记录中提取信息的新技术开始分析数量极其有限的前震记录。最近10年才研发的这些新方法用以研究震颤，即新近识别出的出现在某些断层的连续地震“哼鸣”。

利用这些方法及其他方法，该团队发现了除18次明显前震之外的约22次前震，所有这些前震在地面都是感觉不到的。某些情况下，这些前震的弯弯曲曲的地震图记录道显示出惊人的相似性，这表明多数前震或所有前震都源自断层同一区段的破裂。Bouchon及其同事研究了不同类型的地震波到达地震仪所需要的时间，并根据其中的细微差异得出了如下结论：前震破裂发生在断层上的位置与随后主震的起始位置相同。他们还发现，主震前从第一次前震到44min后的一次前震，整个过程加速了正好0.07s。

对于Bouchon及其同事而言，Izmit前震绝不仅仅意味着一个普通的微震群。它们是M7.6地震形成过程中断层处于滑动状态

——不仅感觉到应变在增大——的明显信号。

按照该团队的解释，位于最终震中下方15km处的一段数百米宽的断层反复发生破裂，每次破裂都使该段断层滑动1mm到1cm。Bouchon认为该断层滑动的位置与最终大地震的起始位置吻合。因此，正是加速慢滑导致了最终大地震的失控破裂。

Bouchon说，“在Izmit地震事件中，我们第一次看到震前深部断层滑动”。他又说，第一对前震的独特性告诉地震学家——或监测断层的计算机程序——“一次大的事件可能即将来临。”

在某种程度上，研究人员已经被他们的成果所打动。Stein说，Bouchon“利用如此低质量的数据获取了尽可能多的东西”。位于Menlo Park的USGS地震学家William Ellsworth说，“源自某个较小区域的非常明显的前震序列确实会引发最终的”大地震。但Ellsworth又说，仅仅依据单个地震记录而得出的见解仍十分模糊。所有的前震“可能位于同一地点，也可能不是。”

一个更基本的问题是，地震学家尚不清楚Izmit加速前震序列的概念会推行多远。“我们知道”大地震“有一定的行为范围”，Ellsworth说。半数以上大地震根本没有前震。他指出，“许多地震完全是突如其来的”。研究人员特别仔细地观察了圣安德烈斯断层上2004年Parkfield M6.0地震和1989年Loma Prieta M6.9地震的起始点。“我们确实没有发现什么东西，”Ellsworth说。位于Menlo Park的USGS地震学家David Shelly说，“所有研究人员都知道，地震前的断层滑动可能“较为频繁地发生，而这种滑动可能会触发地震，也可能不会触发地震。”

位于加州Palo Alto的斯坦福大学地震学家Gregory Beroza说，对Izmit的观测结果既令人振奋又令人沮丧，因为根据理论，“这是大家都期望看到的东西”。“令人沮丧的是，他们没有足够的数据表明究竟在发生着什么。但这会激励我们加倍努力，密切监视其他地震的起始状况。”他指出，问题是如何在密集的地球物理监测网中捕捉到大地震的信息，因为“我们不知道地震会从什么地方开始。”

译自：Science，18February 2011，Vol.331：836

原题：A quake may have hinted that it was on the way

（中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译；郑需要 校）

（译者电子信箱，左玉玲：yulingzuo＠yahoo.com.cn）

P315.7；

D；

10.3969/j.issn.0235－4975.2011.05.005

2011－04－11。