地球的颤抖——地震

人类对于地震的恐惧已持续数千年或者更长时间,现代社会对于地震预警技术的研究也已企盼多年。在各种技术迅猛发展的信息时代,地震预警及相关研究进展到什么程度了呢?

见微知著,记录、分析“无知无觉”的小地震

地震如同地球的呼吸,几乎每时每刻都在发生,其中绝大部分震级很低,有些地震微弱到在地表的人类都不会感知到。提出里氏震级概念的加州理工学院认为,找出、记录、分析这些极小地震能填补地震记录中的空白,帮助人们了解造成地震的地球物理过程。

震级数每下降1个单位,地震发生频率会增加近10倍。然而,编目低级数地震十分困难,因为其地震信号和近乎同时发生的交叠地震能量常常与背景噪音难以区分。例如,这些地震非常小,可能与来自汽车交通或建筑施工的震动相混淆。

为了克服低信噪比的问题,加州理工学院采用了一种被称为“模板匹配”的算法搜寻隐匿地震,因为该算法能从连续地震数据流中梳理出隐微的地震波形。在这种技术中,稍微大一点、更容易识别的地震被用作模板,以说明给定位置的地震信号通常应该是什么样的。当找到一个可能与之匹配的波形时,研究人员就会扫描附近地震仪的记录,看看地震信号是否在其他地方被记录下来,并得到独立的验证。

扩展的地震目录能够揭示以前未被发现的大地震的前震以及地震群的演化,更丰富的数据集能够帮助科学家更清楚地了解地震如何影响和通过该地区、地表以下断层的位置和几何形状,看到地震如何在空间和时间上与其他地震沟通和触发、弄清地震序列如何开始。

虽然尚无法确切地评价该研究能否提高地震的可预测性,但研究认为,密集的小地震很有可能是大地震的前兆。重复的地震往往发生在两个地壳板块相遇的地质断层上。地壳板块彼此缓慢地越过对方,这一难以察觉的运动被称为慢滑。慢滑过后,一场更大的地震往往便会接踵而至。

除陆地监控外,也要利用海洋漂浮物做好“监听”

通过将水听器安装在深海中的漂浮物上,地震学家正在探测发生在海底的地震,并利用这些信号在缺乏数据的地方窥探地球内部。

厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛附近的一些漂浮物中,有9个帮助追踪到地幔柱——一种从群岛深处升起的热岩柱。此外,18个在法属波利尼西亚社会群岛塔希提岛下寻找羽状流的漂浮物也记录了地震。

过去几十年来,地质学家一直把地震仪安装在陆地上,研究遥远的地震如何传播。通过结合在不同地点检测到的地震信息,研究人员可以绘制出这些结构的地图。但是,上升羽流和海洋中其他巨型结构的追踪则显得更为神秘和困难,原因很简单:海底的地震仪要少得多。

为解决这一问题,由普林斯顿大学提出的MERMAID作为一种相对廉价的探测方法,表现得颇为高效。如同mernaid原意美人鱼一般,这些漂浮物漂浮在海面下1500米左右深度的地方,这样可以将背景噪音降到最低,并减少周期性上升传输新数据所需的能量。每当MERMAID的水听器接收到强烈的声音脉冲,计算机就会评估这种压力波是否可能来自海底震动。若是如此,MERMAID将在数小时内浮出水面,并通过卫星发送地震记录。

地震也可以“治愈”地震

中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心研究员裴顺平、中国石油大学(北京)与美国莱斯大学教授钮凤林及其他合作人员研究分析了位于青藏高原东缘与四川盆地西部的龙门山断裂带在大地震中的结构演化过程,观测到清晰的地震波速度同震降低和震后恢复现象,发现芦山地震的发生显著加速了汶川地震破裂区的愈合。

研究人员将时移层析成像技术应用于龙门山地区研究,成功获得了断裂带的同震和震后结构演化的全过程,发现同震波速降低、震后波速升高,并且芦山地震后,汶川地震破裂区加速恢复,揭示了结构演化与应力变化之间的密切联系。

研究发现,地震的发生有可能会阻碍、也有可能会加速相邻断层的愈合过程,地震引起的应力重新分布,在重建断层强度方面起到了重要作用。

抬头看看其他星球的地震吧

法国国家航天研究中心近期宣布,人类探测器可能首次探测到了“火星震”。

这次“火星震”是由正在火星探测的美国“洞察”号无人探测器携带的“内部结构地震实验仪”记录到的。该实验仪由法国国家航天研究中心为美方研制。目前,项目科学家初步推断,探测到的这次震动可能来源于火星内部。

该次“火星震”很微弱,但火星表面极其稳定且探测仪灵敏度高,才使得这一震动被成功探测到。目前来看,它还不足以为研究火星内部活动提供有价值的数据。但专家认为,这一事件正式开启了一个新领域——火星震学。

内部结构地震实验仪现在日夜记录着火星表面的微弱震动,使得地球不再是唯一一个被地震仪持续监测的星球。

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