印度洋地震暗示印澳板塊斷裂

2021-02-08 中國科學院

2012年4月發生的地震至少沿著印度—澳大利亞板塊的4條斷層破裂,從而在兩個小時內導致了兩場8級以上的地震。圖片來源:Keith Koper, University of Utah Seismograph Stations

發生在4月11日的兩次震撼印度洋的大地震可能預示著地球表面形成了新的板塊邊界。

根據發表在9月27日出版的《自然》雜誌上的3篇論文,分裂印度—澳大利亞板塊的地質應力很可能導致了8.6級和8.2級的大地震,並且在之後的6天裡沿著斷層釋放了無數的餘震。

地震學家從上世紀80年代便開始懷疑,印度—澳大利亞板塊或許正在分裂。然而第一篇論文的第一作者、法國巴黎高等師範學校的地球物理學家Matthias Delescluse表示,4月11日的地震代表了這一過程中「最壯觀的例子」。他說,在全世界,「這也是新的板塊邊界形成的最明顯的例子」。

根據板塊構造學說的流行理論,大約1000萬年前,印度—澳大利亞板塊便開始在內部產生變形。隨著板塊向北移動,靠近印度的區域逐漸與亞歐大陸板塊碰撞,從而使喜馬拉雅山脈抬升,並使印度緩慢下沉。大多數科學家相信,板塊中的澳大利亞部分還在繼續前進,由此所產生的扭曲張力使得板塊在印度洋分裂。

Delescluse和他的研究團隊在今年地震發生前不久,通過模擬壓力變化,從而推斷出這些地震應力的存在。他們發現,更早前沿著東部板塊邊界發生的兩次地震——2004年在印度洋引發巨大海嘯的9.1級地震,以及2005年發生的另一場地震——很可能通過在板塊的中央增添沉積的應力來觸發了2012年的地震。

美國加利福尼亞州帕洛阿爾託市史丹福大學的地震學家Gregory Beroza表示,這個模型是一個可能的解釋。他說:「2004年和2005年的地震本身並不會造成其他地震。必須還有其他的壓力。」

當兩個板塊在其邊界發生碰撞,並且其中一個板塊滑到另一個板塊下方時,大部分的大型地震便會發生。相比之下,當板塊或部分板塊沿著一個斷層水平滑動,通常便會導致較小型的「走滑型」地震。

然而,發生在4月11日的第一場地震挑戰了作為歷史上最大走滑地震的預期,並且成為發生在遠離任何傳統板塊邊界的最為強烈的地震。

在第二項研究中,研究人員發現,積累的應力遍布於板塊內部,並在4月11日的第一場地震中得到了釋放,從而形成了迄今為止觀察到的最為複雜的斷層模式之一。與大多數地震僅僅沿著單一斷層震動不同,這場地震沿著4個斷層破裂,其中一個斷層滑動了20到30米。

這項研究的作者、加利福尼亞大學聖克魯茲分校的地震學家Thorne Lay表示:「這場地震真是一個『賊頭』。」

儘管之前的工作已經確認了這場8.6級地震的多個走滑斷層,但除此之外沒有任何一項這樣細緻地分析了滑移量。Beroza表示,Lay和他的研究團隊在論文中「為了剖析這場非常重要的地震做了一件出色的工作」。

雖然大部分注意力都集中在這兩場地震是如何發生的,但一些學者同時也研究了大地震的後果。在第三項研究中,科學家注意到,在這一事件發生6天後,全世界發生5.5級甚至更大規模地震的頻率幾乎是正常水平的5倍。

這項研究的第一作者、加利福尼亞州門洛帕克市美國地質調查局的地球物理學家Fred Pollitz表示:「餘震通常都受限於同主震的緊密性。」他說,4月11日發生的情況挑戰了有關大地震後發生的餘震有多快以及多密集的傳統定義。

帕薩迪納市加利福尼亞理工學院的地震學家Hiroo Kanamori認為:「每次地震對於研究而言都很重要,但這場地震是獨一無二的。」有這麼多不尋常的特徵有待檢驗,4月11日的一系列地震可能會持續一段時間,用來擴大研究人員對於地震究竟是如何發生的認識。

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