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《科学》杂志剖析日本大地震

作者:省级期刊
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-16
作者:王丹红资料来源:科学时报发布时间:2011年

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《科学》杂志分析日本大地震

地震无法预防的原因;据预测,3月11日地震后,日本岩手县尤达村被海啸冲走,成为废墟。

(照片:《科学》)

尽管地震仪器密集,地震研究深入,防震措施优良,3月11日下午1: 46发生在日本本州东北部宫城县东部的9级地震仍然给这个国家带来了巨大的打击。地震引发了海啸,引发了福岛核电站的辐射泄漏。这场灾难是严重的,毁灭性的,震惊了世界。3月18日出版的杂志《科学》发表了一篇分析灾难的新闻分析文章。

文章指出,作为一个国家,日本已经习惯了地震,并为大地震做好了准备。然而,这次地震的强度及其引发的海啸完全超出了人们的想象,专家们措手不及。面对这个残酷而悲伤的事实,人们不禁要问:地震真的不可能预防吗?人类如何努力工作以减少灾难?

为什么地震不能预防

日本东北部的3月11日地震是现代仪器记录的五次最强地震之一。美国地质调查局和日本气象厅将地震定为9级。地震沿日本海沟俯冲带突破了400多公里的地壳。震中位于日本本州岛仙台港以东130公里,宫城县东海,人口100万,距首都东京约373公里。日本官员估计死亡人数为15000人。地震引发的海啸卷起超过7米高的波浪,袭击宫城、福岛和岩手县,造成福岛核电站的辐射泄漏。海浪穿过太平洋,蔓延到美国加州海岸。

加州理工学院地震学家Hiroo Kanamori说:“我从没想过这种情况会发生在这个地区。”东京大学的地球物理学家罗伯特盖勒说,地震的巨大能量和意外的发生地点也揭示了预测下一次大地震何时何地发生是多么的无用。即使在像日本这样有足够的地震监测、研究和准备的国家,大地震也总是出人意料的。

日本位于太平洋火山岛。太平洋火山带是太平洋周围地震和火山爆发频繁的地区。它全长40,000公里,呈马蹄形。有一系列的战壕、岛屿和火山。地质构造板块剧烈运动。世界上90%的地震和81%的最强地震发生在这个地区。沿着日本海沟,太平洋板块挤压在鄂霍次克板块之下。在某些地区,俯冲板块在上升流板块下面轻轻地滑动。在其他地方,板块在表面上连接或粘合在一起,沿着边界滑动或破裂会使板块迅速恢复到低应力状态,积累的能量以地震波的形式释放出来。地震波和同时发生的海底运动形成海啸。

为了评估特定地区的地震风险,科学家通常以过去的事件为指导。日本东北部保存了一个世纪的地震记录。日本海沟沿线每隔30或50年就会发生7至8.3级地震。迪金森熊波说,最近沿俯冲带释放了大量压力,很难说哪个地区积累了足够的压力来产生另一次大地震。“坦率地说,我们无法预见这次地震,”日本地理空间信息局的大地测量员西村拓哉说。在2004年《国际地球物理期刊》发表的一篇论文中,他作为合着者仔细讨论了该地区地壳形变的发展。

追溯历史,几年前,研究人员意识到宫城县附近会发生地震,但规模比3月11日的灾难小。历史记录显示,在869年,一个叫乔干的地区发生了大地震,把沿海平原变成了野生水域。仙台平原沼泽沉积物下埋藏的海洋砂层显示,当时,一场高达3-4米的古代海啸从海岸冲向内陆。研究人员对洪水痕迹的分析表明,乔干地震的强度为8.3。历史记录和仪器观测表明,对于较小的俯冲带,7.5级地震每30-40年发生一次。1978年,宫城县发生7.4级地震,引发海啸,造成28人死亡。西村铃木仁说,3月11日地震的破裂带与1978年地震的破裂带重叠,但前者比后者大得多,前者超过400公里,后者只有50公里。

西村铃木仁认为,如果东北地震是乔干地震的重复,那么大地震的超级周期可能每1000年发生一次,其影响不一定局限于日本海沟。他认为:“这一事件表明,这样大的地震可能发生在其他俯冲带。”一个可能的位置是卡斯卡迪亚断裂带。卡斯卡迪亚断裂带(Cascadia fault zone)位于北美西北太平洋海岸,从加州海湾北部延伸至加拿大不列颠哥伦比亚省南部。西雅图华盛顿大学地震学家约翰维达尔(John vidal)指出,当卡斯卡迪亚断层破裂时,3月11日的日本地震将成为西北太平洋的基准。“我们知道这里将会发生同样规模的地震。问题不是“是否”,而是何时”。

另一个问题是3月11日的地震将如何影响日本海沟附近。东京大学地震学家户田信治说:“我们真正担心的是本州东北部释放的压力增加了东京附近发生大地震的可能性。”他的初步计算推测,地震将压力释放到了博索半岛海岸的断层上,博索半岛是一个将东京湾和太平洋隔开的小岛。历史记录显示,1677年,该地区发生了大地震和海啸。

日本东北部的地震将为风险评估提供一个审慎的教训。东京以西的东海地区遍布数百台地震观测仪器。自1965年以来,日本地震学家一直在努力收集和分析这些实时数据。如果南中国海槽沿线的断层继续增长,地震学家委员会将对是否发布8级地震预警做出评估决定。日本当局加强了公共建筑抵御强烈震动的能力。沿海地区将修建堤坝和防洪闸门,以阻挡地震引发的海啸。

然而,从1995年1月17日的神户7.2级地震到3月11日的9级地震,日本过去20年的两次大地震表明,专家们找错了地方。迪金森熊波说加州也有类似的问题。尽管过去几十年的毁灭性地震发生在其他地方,如1994年洛杉矶西北部北岭6.7级地震和1971年加利福尼亚州圣费尔南多6.6级地震,人们仍然关注圣安德列亚斯断层。

研究人员已经能够估计断层处会累积多少地震应力。“我们无法预测的是一个单一的序列。地震应力可能以单次地震或较小事件的形式释放。面对不可避免的不确定性,我的观点是,用更常用的方法预防地震比某种优先和集中的努力要好。”

《科学》文章最后指出,对于一个以备灾着称的国家来说,这一可悲的现实可能表明一些地震太大、太罕见,难以防御。

《科学时报》 (2011-3-24 A4国际)

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《科学》原始报告(英文)

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