2011日本地震致全國(guó)東移5毫米，地核反射波成關(guān)鍵

2011年3月11日，日本發(fā)生9.0級(jí)強(qiáng)震，地面不僅劇烈搖晃，還出現(xiàn)了一次更持久的位移。根據(jù)全球定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)，地震于當(dāng)?shù)貢r(shí)間下午2時(shí)46分開(kāi)始后約15分鐘，幾乎整個(gè)日本都向東移動(dòng)了。

這次位移幅度很小，約為5至6毫米，但屬于永久性變化。當(dāng)時(shí)，這一現(xiàn)象基本未被注意到，或被當(dāng)作數(shù)據(jù)誤差處理。不過(guò)，芝加哥大學(xué)地球物理學(xué)家樸善英指出，記錄到的位移信號(hào)指向一種真實(shí)存在的現(xiàn)象。根據(jù)一項(xiàng)新研究，這一地面運(yùn)動(dòng)反映出一種“非同尋常”且此前未被記錄的地震現(xiàn)象。

主導(dǎo)這項(xiàng)研究的樸善英說(shuō)：“這次運(yùn)動(dòng)不同尋常之處在于，幾乎整個(gè)日本都在同一時(shí)間近乎一致地移動(dòng)。”她補(bǔ)充說(shuō)，這次運(yùn)動(dòng)影響了日本本土，從北海道到九州，長(zhǎng)度約1800英里。它發(fā)生的時(shí)間與最初地震并不一致，而且出現(xiàn)在任何顯著余震之前。

經(jīng)過(guò)多年對(duì)全球定位系統(tǒng)和地震數(shù)據(jù)的分析，樸善英和同事發(fā)現(xiàn)，地震波向下傳播至地核后又反彈回地殼，帶動(dòng)了4個(gè)主要構(gòu)造板塊發(fā)生位移。

地震學(xué)家早已知道，大地震產(chǎn)生的波可以穿過(guò)地球內(nèi)部，并在由液態(tài)金屬構(gòu)成的外核處反射，但他們?cè)菊J(rèn)為，這些能量在返回地殼前就已經(jīng)耗散。樸善英解釋說(shuō)：“這種深入地球內(nèi)部的波會(huì)觸發(fā)某種事件，這一點(diǎn)是新的。而且這次事件的異常之處還在于，它影響范圍如此之廣。”

地震確實(shí)可能造成顯著的地面位移，包括撕裂地表，或讓較大區(qū)域移動(dòng)數(shù)英寸。但這種位移通常更局限，不像樸善英團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的這次全國(guó)范圍地震事件。

哥倫比亞大學(xué)地球物理學(xué)家戈蘭·埃克斯特倫表示，以2011年這場(chǎng)地震為例，日本下方兩塊彼此滑動(dòng)的板塊移動(dòng)了約10米。沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的埃克斯特倫說(shuō)：“這種快速運(yùn)動(dòng)引發(fā)了地面震動(dòng)和海嘯，也使日本最大的島嶼本州整體向東移動(dòng)了大約20厘米。”

樸善英及其同事發(fā)現(xiàn)的這次位移雖然更小，但由于覆蓋范圍極廣，仍然值得關(guān)注。根據(jù)一份新聞稿，這是迄今記錄到范圍最廣的一次此類(lèi)位移，其釋放的能量總量大致相當(dāng)于一次7.5級(jí)地震。

2011年3月這場(chǎng)地震發(fā)生在東京東北方向231英里處，是日本有記錄以來(lái)最嚴(yán)重的地震，觸發(fā)了巨大海嘯和核危機(jī)，估計(jì)造成約20000人死亡。樸善英表示，政策制定者應(yīng)當(dāng)注意這一此前未知的地震風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源。

與無(wú)法精確預(yù)測(cè)的余震不同，地震波往返地核一次、全程約3600英里，需要約15分鐘。這意味著，這類(lèi)地震事件具有一定可預(yù)期性，理論上可能提前做準(zhǔn)備。

不過(guò)，由于這次地震事件的能量分布在極其廣闊的區(qū)域內(nèi)，人們感受到的震動(dòng)會(huì)比典型的7.5級(jí)地震弱，造成的破壞也會(huì)更小。后者通常把能量集中在更小范圍內(nèi)。樸善英說(shuō)：“即便確實(shí)造成了某些損害，也很可能很難把它與主震及隨后余震造成的損害區(qū)分開(kāi)來(lái)。”

2011年這次由“到訪地核”的地震波引發(fā)的位移，覆蓋了太平洋板塊與鄂霍次克板塊的交匯處，以及菲律賓海板塊與歐亞板塊的邊界。構(gòu)造板塊是地球巖石圈的一部分，始終在緩慢而持續(xù)地移動(dòng)。

樸善英表示，最初地震產(chǎn)生的強(qiáng)烈震動(dòng)，可能為來(lái)自地核的反彈波到達(dá)創(chuàng)造了條件。這種波不僅重新激活了主震附近的斷層，也觸發(fā)了更遠(yuǎn)處板塊交匯帶的運(yùn)動(dòng)。

馬里蘭大學(xué)地質(zhì)、環(huán)境與行星科學(xué)系教授韋德蘭·萊基奇說(shuō)，日本擁有“極其出色”的地震和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)，因此才有可能記錄到這樣的事件。但也有可能，“這種現(xiàn)象也發(fā)生在其他監(jiān)測(cè)條件較差、因而無(wú)法被明確記錄的地區(qū)”。

未參與這項(xiàng)研究的萊基奇通過(guò)電子郵件表示，據(jù)他所知，像日本地下這樣大范圍斷層系統(tǒng)的地面運(yùn)動(dòng)，此前從未被認(rèn)為與地震波在地核反彈后的到達(dá)有關(guān)。

樸善英和同事表示，他們也考慮過(guò)日本向東位移的其他解釋，包括海底滑坡，但他們認(rèn)為，這類(lèi)事件造成的影響會(huì)局限得多。加州大學(xué)戴維斯分校地球物理學(xué)家阿曼達(dá)·托馬斯同樣未參與這項(xiàng)最新研究。她表示，如果研究團(tuán)隊(duì)對(duì)數(shù)據(jù)的解釋正確，那么這項(xiàng)研究“非常重要”。

她說(shuō)：“這項(xiàng)研究更廣泛的意義在于，大地震在主破裂結(jié)束后的許多分鐘內(nèi)，仍可能以出人意料的方式持續(xù)影響斷層系統(tǒng)，不僅通過(guò)余震，也通過(guò)隨后到達(dá)的地震波傳播。”她還表示：“我們?nèi)晕赐耆斫鈹鄬邮侨绾芜\(yùn)作的，而這類(lèi)觀測(cè)為拼圖補(bǔ)上了新的部分。”