大地震:偶然与必然Comments>>

发表于 2012-12-07 18:19 | Tags 标签:,

作者: 潘昌志

规模大于8.3的地震发生的时间点接近于随机分布

国际期刊《科学》的网页上,在2012年8月2日刊登了一则科学新闻,题为:《大地震间有关联?(Are Major Earthquakes Linked)》,部分内容翻译如下:1900年以来规模排名前六的其中两起地震:2010年2月,发生于智利规模8.8地震,以及2011年3月,规模9.0、憾动全日本的大地震,两起地震相距不到13个月。在1960年代前后约57个月的时间内,在环太平洋地区,也曾接连发生四次重大的地震。

是巧合吗?或许是吧!学者分析了从1900年到2011年之间,规模大于8.3的地震彼此之间发生的间距,统计结果显示,在1年之内发生两起这样重大的地震机会约有9.8%,这个结果发表在期刊《美国地震学会通报》(Bulletin of the Seismological Society of America, BSSA)上。即使发生的模式和分散的程度并非十分显著,但仍可推定,每次发生大地震隔年再次发生的机率为9.8%。在比较过111年内数百次的地震的时间分布模式后,研究团队认为并没有令人信服的证据能证明大地震之间具有关联。所以下次在世界上任何一个角落发生大地震,别太过惊慌,那并不是你附近的断层要错动的征兆。

这项研究基本上是以数学统计为出发点,利用数学里的卜松过程(Poisson process)来证明大地震的时间分布是“随机”的,至于有时会感觉到大地震频繁的丛集性,多半科学家认为这是偶然的现象,毕竟由地震发生的机制,与对板块构造学说的认识,两个相距甚远的板块边界或断层系统(以上面那则报导说的日本与智利这样远的距离,甚至日本与台湾附近这样的距离),目前还没有证据证明,两者彼此间会互相影响。当然,这是在数学统计上的结果,如果从地震研究学者的角度来看呢?

大地震的机制

虽然大地震的时间分布是随机的,但是在地球上,地震的空间分布并不是随机的,多半的地震都发生在板块边界之上,而板块的边界有三种:第一种是张裂型板块边界,物质由地函往地表形成新的岩石处,板块也因而向两旁分开;第二种是聚合型板块边界,板块间是互相碰撞的,有可能性质接近而隆起成山脉,也有可能其中一个板块隐没下去成为隐没带;第三种则是没有伸张也没有聚合,互相擦身而过,就是转型断层边界。板块间的互相作用如果对于岩石累积了很大的力量,便会发生快速破裂滑动而形成地震(图二)。规模大于9的巨大地震,几乎发生在隐没带上,而破坏性极大,在海床底下发生的破裂会伴随海啸发生,使沿岸地区灾情惨重。

去年3月11日日本东北大地震、2004年12月造成南亚海啸的苏门答腊,都是破裂范围极长极广的地震,一般而言,只要破裂长度大于800公里以上,就可能会造成规模9以上的强震,从图三可以看出来,大地震分布在环太平洋的隐没带以及印尼附近的隐没带带上,至于哪些地方发生机率大,哪些地方机率小呢?答案是“难以判定”!

下一个大地震,在哪?

举例来说,北美的卡斯卡迪亚(Cascadia)地区,由历史与地质资料得知此地地震复发的时间为600年,但其时间范围却从“200~1500”年,差距甚大。除了不易在固定地区计算再现周期,甚至要知道哪边发生大地震几率比较高,也十分困难。在过去的研究发现,大地震总是发生在板块聚合速度快、隐没的板块较为年轻的地区,例如北美的阿拉斯加、南美的智利。然而2004年苏门答腊地震,发生在过去聚合速度较慢、板块构造极老的印尼-安达曼地区。这起地震提醒了学者们,大地震不仅仅只发生于特定的隐没带,而南亚海啸更教导了人们,“灾害无国界”的道理。

2011年日本311地震,再次告诉科学家与政府防灾单位,还存在哪些不足的地方。在311地震之前,多半的日本学者与政府单位认为,相对于东北地区,东京外海与东南海、南海地区存在了一个相当长的隐没带,整个隐没带长达1000多公里(图四),过去也曾有连动纪录(1707年宝永地震),万一同时错动,也可能发生规模9以上的地震,日本将主要的海底电缆式地震仪布于南海、东南海与首都圈的外海一带,对于该区城可以说是呈“备战状态”。但地震发生的地区却是过去没有发生过如此大型错动的日本东北,幸好,平时着重于防灾教育与的日本民众,在如此重大灾难中仍沉着应对,除了福岛核灾之外,少有过度恐慌与混乱等等的二次伤害。

笔者最近去在日本旅游时甚至在日常用品的百货中,看到了专门贩售地震相关用品的专柜,里面防灾用品应有尽有,从地震包、存放粮食、临时马桶与固定家具的产品等,显示对地震防灾的高度重视。这也再再告诉我们,地震学的观测史还有很长一段路要走,也还有许多未知的领域。而对于民众的防灾宣导以提升防灾观念、政府的的防灾体系的完整度,更是面对地震这种未知天灾时,更重要的环节。切勿把“预测”灾害当作是防灾主力,“防范未然”才是正确的防灾观念,与其探讨下一次大地震在哪,不如问问自己,下一秒若发生地震,自己该怎么做。

延伸阅读:

  • Tom Parsons and Eric L. Geist., 2012, Were Global M ≥8:3 Earthquake Time Intervals Random between 1900 and 2011? BSSA, Vol. 102, No. 4, pp. 1583–1592
  • Robert McCaffrey, 2007, The Next Great Earthquake., Science 315, 1675
  • 北一女地球科学网站:板块英雄传
  • 中央气象局 地震百问
  • 从311日本东北地震谈起:大地震不可预测,要防范于未然。作者:陈卉瑄。科学月刊,2012年1月。
  • 牛顿杂志2008年1月号,超巨大地震—日本西半部将成为震源区
  • Geller, R. J., 2011, Shake-up time for Japanese seismology, Nature vol.472:407-409.
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2 Responses to “大地震:偶然与必然”

  1. wubuntust说道:

    这篇文章好像什么都没说,纯应景而已

  2. 教学时光说道:

    刚和学生讲解完火山地震,日本就震了。www.myedutime.cn

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