2011年3月11日，9級東日本大地震發(fā)生15分鐘后，出現(xiàn)了一次極為異常的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致幾乎整個(gè)日本向東移動(dòng)了5毫米。這次突然的位移源于一股極其強(qiáng)大的地震波，它傳播5800公里直達(dá)地球核心后又反彈回地表。相關(guān)研究6月18日發(fā)表于《科學(xué)》。
2011年東日本大地震后，日本氣仙沼漁港的景象。圖片來源：Carolyn Cole
在地震造成災(zāi)難的背景下——包括局部地表移動(dòng)數(shù)米，以及40米高海嘯導(dǎo)致福島第一核電站3個(gè)反應(yīng)堆熔毀，5毫米的移動(dòng)量似乎微不足道。但這一運(yùn)動(dòng)跨越了3000公里的距離，幾乎是地震主斷層長度的7倍，也比以往記錄到的任何一次滑動(dòng)都更長。
美國芝加哥大學(xué)的Sunyoung Park表示，這一事件之所以特殊，還在于其發(fā)生的時(shí)間和模式。“我們看到幾乎在日本全境都出現(xiàn)了一個(gè)約5毫米的小幅度東移，且?guī)缀跬瑫r(shí)發(fā)生，規(guī)模相似，而當(dāng)時(shí)卻沒有發(fā)生任何普通的地震。”
這次移動(dòng)不僅在南北跨度上極為巨大，其寬度還覆蓋了整個(gè)日本乃至更遠(yuǎn)的海洋地區(qū)。
“這并非僅僅是某個(gè)狹窄的‘邊緣’發(fā)生了移動(dòng)。”Park說，“這次向東的位移至少遍及日本境內(nèi)所有有GPS觀測站的區(qū)域。如果我們在海床上也有同樣密集的儀器，就能更精確地判斷這種運(yùn)動(dòng)延伸到離岸多遠(yuǎn)的地方，但在陸地上，幾乎日本全境都觀測到了這種位移。”
通過分析災(zāi)難期間記錄到的大量GPS和地震數(shù)據(jù)，Park和同事查明了如此巨大位移是如何被觸發(fā)的，以及為何在主震發(fā)生15分鐘后才出現(xiàn)斷層破裂。
地震通常會(huì)產(chǎn)生深入地球內(nèi)部并從地核反射回來的波，但這些波傳播到地心再返回時(shí)，通常已經(jīng)變得相當(dāng)微弱。
在東日本地震中，主震規(guī)模如此巨大，以至于原始波雖然在途中減弱，但在返回地表時(shí)仍然保持足夠的力量，導(dǎo)致4個(gè)相鄰的構(gòu)造板塊同時(shí)移動(dòng)，從而引發(fā)了全國范圍內(nèi)的突然位移。
“我們認(rèn)為，最初東日本大地震的劇烈震動(dòng)可能已經(jīng)削弱了板塊邊界，使它們在核心反射波到來時(shí)更容易被移動(dòng)。”Park說。
Park表示，這一事件表明，地震之后還存在以前未被認(rèn)識(shí)到的破壞機(jī)制。“它表明，在一次大地震之后，我們還需警惕這種深傳播波到達(dá)可能帶來的潛在地震危險(xiǎn)，它們可以在非常遠(yuǎn)的距離外觸發(fā)更多事件。”
新西蘭坎特伯雷大學(xué)的Robin Lee表示，現(xiàn)在需要進(jìn)行更多研究，以了解這種運(yùn)動(dòng)對世界上其他具有類似斷層地區(qū)的影響。
“這表明，大地震可以在幾分鐘后觸發(fā)廣泛的、延遲的斷層運(yùn)動(dòng)，且影響范圍比預(yù)期的要大得多。”Lee說。（來源：中國科學(xué)報(bào) 李惠鈺）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.aec4190