追踪一场持续了32年的地震

1861年，一场8.5级的地震重创了印度尼西亚，引发海啸。但一项新研究发现，一场持续了30多年的地震不仅导致这一毁灭性事件，也预示了之后的强震。绘制：NIDAY PICTURE LIBRARY / ALAMY STOCK PHOTO

撰文：MAYA WEI-HAAS

　　1861年2月，印度尼西亚苏门答腊岛发生8.5级特大地震，导致陆地剧烈震动，掀起一道水墙，淹没了附近的海岸，夺走了上千人的生命。

　　无独有偶，这一悲剧并非孤例：事实上，它标志着有记录以来最漫长的地震结束，这场地震在地下酝酿了32年。这类地震被称为“慢滑事件”（slow-slip event），会持续几天、几个月甚至几年时间。但这次慢滑事件的持续时间是过去纪录保持者的两倍多，相关描述发表于《自然·地球科学》。

　　“我没想到我们能发现持续时间这么长的慢滑事件，但我们真的找到了，”研究著者、新加坡南洋理工大学地球观测站的大地测量师Emma Hill说。

　　我们生活在一颗躁动不安的星球上，发现这种缓慢的地震有助于科学家了解地球各种惊人的运动方式，以及这些无声的事件可能引发的致命危险。

　　和瞬间爆发的地震一样，慢地震也会释放构造板块移动所积累的能量，但不会通过地面震动的方式释放，而是随着时间推移缓慢释放压力，所以它们本身并不危险。不过，地下的微妙变化可能会给断层附近区域带来压力，周边地区发生更强力的地震的风险更高。

　　印尼的其他地区已经出现了令人担忧的迹象。南部的恩加诺岛“下沉的速度太快了”，新研究的首席著者、新加坡南洋理工大学的博士候选人Rishav Mallick说。他警告说，虽然这些数据来自一个地点，但它们预示着这座岛附近可能正在发生一场慢地震。

　　“这不是19世纪的一次孤立事件，”Mallick说：“现在它正在发生。”

珊瑚里的线索

　　新研究依赖于地球构造变化的意外记录者：珊瑚。

　　某些类型的珊瑚，比如手指状的滨珊瑚，向外向上生长，直至刚好在水面之下。如果水位上升，滨珊瑚会再次迅速向上生长；如果水位下降，暴露在空气中的珊瑚则会死亡，而被淹没的部分继续向外生长。由于这些珊瑚一层层生长，就像树木围绕同心圆的年轮生长一样，科学家可以通过珊瑚骨骼来绘制相对水位随时间变化的情况。

　　“它们就像是天然潮汐测量仪，”Hill说。

　　海平面变化可能源于气候变化，比如冰川融化，或者地形高度变化。在苏门答腊岛西岸，这种地形高度变化体现了地壳构造板块的地下“斗争”。

　　在这片区域，澳大利亚板块俯冲到巽他板块下方，但被卡在了印度尼西亚群岛弧形地带的正下方。板块碰撞时，下沉板块拖着上方的陆地，使得表面发生弯曲，把板块边缘拉入海中，其他部分则被抬升。

　　积累了足够多的压力之后，这里就会发生地震，陆地突然移动，扭转之前的影响，一些沿海地区突然上升。2005年，苏门答腊岛发生8.7级地震后，就出现了这样的变化。

　　“地震时，珊瑚被抬升，整个生态系统被留在原地，”研究合著者Aron Meltzner在博客中谈到了2005年他在加州理工学院攻读研究生时的现场经历。分枝状珊瑚、海胆、甲壳动物、螃蟹和“不幸的鱼”都已死去或濒临死亡，暴露在近乎干燥的陆地上。

　　Meltzner现在是新加坡南洋理工大学的地质学家，年复一年回到苏门答腊岛研究珊瑚，希望破解珊瑚保存下来的诸多记录。在2015年的研究中，他和同事记录了陆地运动的突然转变，这次转变导致了1861年的大地震。

　　根据珊瑚的数据，1829年以前，锡默卢岛附近的地面每年下沉约一到两毫米。但突然之间，速度加快，到1861年地震来袭之前，达到每年10毫米。研究团队最初认为，这一变化源于两个构造板块所在区域在移动，但他们不太清楚确切的原因。

　　2016年，南洋理工大学的Mallick用全新的视角分析了珊瑚的数据。通过模拟俯冲带的物理特性和沿断层的流体的运动情况，研究人员发现，这种快速变化是不断积累的压力释放的结果，一切始于一场慢地震。

地震特性

　　20世纪90年代末，科学家才意识到慢地震的存在，最初的发现地点位于北美洲西北太平洋和日本沿海的南海道。它们缓慢地释放能量，意味着只会引起地表的细微变化，所以直至GPS技术有了长足的进步，能绘制出如此微小的变化，人们才发现慢地震。

　　自那之后，研究人员探寻的地方越多，发现的慢地震也越多，从新西兰沿岸到哥斯达黎加，甚至阿拉斯加。“没有地震活动的慢滑现象随处可见，”法国巴黎高等师范大学的地球物理学家Lucile Bruhat说，他没有参与此次研究。

　　慢地震的情况各异。在卡斯卡迪亚和日本南海道，慢地震有很明显的规律性：在卡斯卡迪亚每14个月发生一次，而南海道则是每3到6个月。在这两个地方，这些长时间的震动还伴随着一连串的小震动，即震颤。

　　Bruhat把这个过程比作一个人在木地板上走动。“人在移动，周围的木头在裂开，”她说：“所有的裂缝都是震颤。”

　　多年来，科学家发现，慢地震的持续时间有很大差别。例如，在阿拉斯加，研究人员发现了一场持续了至少9年的慢地震，直至2004年地表停止悄然移动后，他们才意识到这一点，Mallick说。苏门答腊岛附近新发现的慢地震的持续时间，比以往任何一场更长。

　　“很多人认为，有可能发生更强烈、持续时间长的慢滑事件，”得克萨斯大学奥斯汀分校、新西兰地质与核科学研究所的地球物理学家Laura Wallace说。但近几十年，科学家才开始持续监测俯冲带附近陆地的运动情况，这意味着“我们实际上只看到了一小段时间里的状况，”她说。

不断探索

　　了解这些慢滑事件，对于我们掌握可能引发更强烈地震的风险，有着重大意义。在多次强震之前，都曾发生过慢滑现象，包括2004年印尼的灾难性地震：9.1级苏门答腊-安达曼地震；2011年日本的9.1级东北地区地震；2014年智利的毁灭性8.2级伊基克地震。

　　“现在这是这个领域里的热门话题，”堪萨斯大学的地球物理学家Noel Bartlow说，他专门研究慢地震，没有参与此次研究。但想要明确展现慢滑事件确实能引发更大规模的地质震动，一直都是不小的挑战。不是所有的慢滑事件都会导致大地震。

　　“证据在增加，但仍然局限于少数案例研究，”她说。

　　部分问题在于，在地震中捕捉长期震颤并非易事。Bartlow解释说，在新的研究中，漫长的地震沿着断层的浅层区域展开，这里在水面之下，远离陆地。但传统GPS观测站无法探测到海底，因为它们的信号在水中无法穿透到远方。而且，地球很少的地方有像印尼珊瑚这样的“大自然记录员”，记录下板块活动情况。

　　Bartlow说，有些仪器可以派上用场，但它们价格高昂。她计划在西北太平洋海岸，借助一些仪器寻找类似的浅层地区慢滑现象，比如用光导纤维测量表面张力。

　　Hill表示，虽然监测通常是“最无趣的事情”之一，但在了解地球的复杂性方面，有着重要意义。

　　“每当我们觉得自己已经足够了解构造地质学，地球就会带来新的惊喜，”Hill说：“我们收集的数据集越多，得到的惊喜就会越多。”

（译者：Sky4）