科學家探究地震的統計日周期是否存在

2020-11-24 科學網

地震的發震時刻存在日周期性嗎？從1886年起，針對這一問題的學術爭論一直存在。而解決這一爭議的難點有三：第一，缺乏完備的地震目錄；第二，缺乏有效的數據處理方法；第三，很難排除人類活動的周期性幹擾。

日本Hi-Net地震目錄的出現部分解決了第一個難點。從2002年起，Hi-Net目錄對發生於日本的大小地震進行了系統性記錄，其中，發生於日本本島下方30公裡以上，且震級不低於芮氏1.0級（M1.0）的地震事件就有410,642起。

中科院地質與地球物理研究所張金海研究團隊以Hi-Net地震目錄為研究對象，採用時頻分析技術，並採用按周期疊加的思想進一步增強信號，成功提取到了微弱的統計周期性，發現日本地震的發震時刻存在24小時和12小時兩個微弱的主要周期，比以往文獻中報導的周期（兩星期）小得多。相關成果以「Evidence for Diurnal Periodicity of Earthquakes from Midnight to Daybreak」為題在線發表於《國家科學評論》（National Science Review）。

人類活動會干擾地震記錄。在繁忙的白天，人類活動引發的振動會成為地震記錄的噪音，使一些微小地震事件不能被記錄。為了排除這一幹擾，研究者僅選取了Hi-Net目錄中發生於凌晨0:00~6:00時段的地震事件。假設發震時刻完全隨機分布，那麼在人類活動最為平靜的3:00~4:00期間，應當能夠記錄到最多的地震事件，但統計結果顯示，該時段恰恰是地震發生頻率的低谷，而高峰位置在凌晨1：30左右出現。

此次統計得到的周期24小時和12小時剛好和地球的晝夜節律一致。原因何在？

有研究認為，月球和太陽引發的潮汐力可能觸發地震。倘若潮汐對地震有觸發作用，則月球的貢獻勢必更大。然而，研究者通過合成固體潮信號的方法進行了分析，結果並未發現與月球有關的周期，這表明地震與月球的關係不大，推測某些來自太陽的因素才是地震呈現日周期的主要原因，也有可能是地球內部日變化或者地球自轉在不同時間觸發了不同數量的地震，具體機制還需要進一步研究。

除了為「地震的統計日周期是否存在」的古老問題提供答案，本研究還有望為未來破解地震成因之謎提供支持。（來源：科學網）

相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwy117

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