2023年2月6日凌晨袭击土耳其东南部的地震,第二天中午又发生了第二次地震,这促使科学家们重新评估他们对地震学的了解。根据周四发表在《科学》杂志上的一项研究,这两次地震使地壳从震中位移了数百英里,不仅影响了摩擦带,还使整个安纳托利亚板块向西移动。虽然这次移动只有1厘米(0.4英寸),但这几乎代表了板块年平均漂移量的一半。对于地震学家来说,这些事件已经超出了基于现有地震风险预测模型的预期。
土耳其位于安纳托利亚板块之上,北面是欧亚板块,南面是阿拉伯板块和非洲板块,西面是欧亚板块和爱琴海板块,因此特别容易受到地震的影响。漂浮在地幔上的地壳被分成几个构造板块,这些板块要么分散,要么汇合,要么相互滑动,这就是导致地震的原因。它们往往发生在板块边界的断层线上。二月的地震发生在东安纳托利亚断层。尽管土耳其在地震方面有着悠久而悲惨的历史,但在这条断层线或东南部,一个多世纪以来没有发生过重大地震事件。最近的灾难大多发生在与欧亚板块交汇的地方。
长时间的相对平静可能使该地区的压力不断积聚,这可以解释2023年两次地震的巨大威力,一次为7.8级,另一次为7.5级。地震的影响是灾难性的,造成近6万人死亡,无数人受伤,基础设施遭到广泛破坏。然而,最令科学家惊讶的是,这两次地震使地壳位移了多远。
“通常情况下,我们可以使用弹性模型来模拟与地震相关的位移,这些模型可以解释地球的曲率和断层的几何形状,”蒙彼利埃大学的地质学家、《科学》杂志研究的合著者菲利普·弗南特(Philippe Vernant)说。“这次地震序列令人惊讶的是,在安纳托利亚板块上观察到的远场位移太高了。”
Vernant和他的同事们依靠GNSS传感器网络(基于地面的地理定位系统)的数据,该网络使用三个主要的卫星星座:美国的GPS,欧洲的伽利略和俄罗斯的Glonass。他们发现地壳从地震震中移动了700公里(约435英里)。这超出了传统地震活动性模型的范围,传统地震活动性模型通常追踪震源。最近在地震学中使用的GNSS系统使科学家能够探测到震中周围地形的高度和位置的变化。最近的一项研究使用了数千个GPS设备的数据,甚至表明可以预测大地震。
第二个重要的发现是,这种位移并不局限于断层带,而这通常是在地震期间预期的。相反,整个安纳托利亚板块向西移动了1厘米(0.4英寸)。“与断层上4到5米(13到16英尺)的滑动相比,一厘米并不多。但是,在没有观测到位移的地方,一厘米的位移是非常大的,”断层和地震活动专家弗南特解释说。
使情况更加复杂的是,阿拉伯板块——构成地震发生的断层的南段——没有显示出明显的远处位移,尽管它是大部分破坏和生命损失发生的地区,尤其是在叙利亚。“安纳托利亚板块的移动比预期的要多,而阿拉伯板块几乎没有移动,”Vernant指出。因此,小亚细亚被拉伸并拉向爱琴海板块,而不是被阿拉伯板块推动。
Vernant开玩笑说:“当我将这与地缘政治进行比较时,我总是感到惊讶:无论欧洲人做什么,安纳托利亚正以每年24毫米的速度被拉向欧洲。”
德克萨斯大学奥斯汀分校的构造地质学和构造学教授胡安·索托(Juan Soto)强调,人们已经知道安纳托利亚板块向西向希腊弧俯冲带移动。“这项研究的新颖之处在于,它利用卫星数据分析了所有变形在地表上的分布情况。关于去年的两次大地震,几乎所有的事情都是已知的——它们是如何产生的,变形是如何沿着断层分布的,地震的起源——但是这次的新发现是,他们发现变形不仅沿着断层延伸,而且还影响了板块的内部。”
索托强调,这项研究的主要贡献之一是它发现整个板块经历变形并积累能量,然后在大地震期间释放出来。他指出:“并不是每次断层或每次地震都会发生这种情况。”“这些地震会产生巨大的能量。这种能量被分散、分布,导致板块的其他区域移动并继续断裂。”
这项研究为一种令人不安的可能性打开了大门:南部断层的地震可能会破坏已经不稳定的北部断层的稳定,而在过去的一个世纪里,小亚细亚的大部分地震都是由北部断层引起的。菲利普·弗南特指出:“相对于欧亚板块,该板块每年平均向西移动24毫米。这将如何影响马尔马拉海(安纳托利亚板块西北部)下一次地震的时间线,是提前还是推迟,仍然是一个谜。”
Julián García西班牙地质与矿业研究所(IGME)的地震地质学专家Mayordomo指出,“几百公里外没有地震发生——或者至少不应该发生。”正是这种“不应该”使得2023年土耳其两次地震的发现如此重要。他补充说:“传统模型无法解释如此遥远的巨大位移。”
根据García Mayordomo的说法,这项研究的主要贡献之一是理解“20年前发生的事情会影响未来的地震活动,尽管我们仍然不知道如何影响。”他继续说:“地震活动地图是基于孤立的地震,但我们看到的是,情况并非如此:过去的事件与未来的事件是相互关联的,要么加速,要么推迟随后的地震。”
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