每天,地球都会经历各种大小的地震,就像棒球上的针脚一样在全球范围内发生。大多数地震并不引起注意,因为它们没有造成麻烦,所以不会出现在新闻中。然而,偶尔会发生一次真正强大的地震,给世界某个地方带来巨大的破坏和苦难。例如,10月11日和10月15日,在阿富汗历史名城赫拉特附近发生了里氏6.3级的大地震,造成1000多人伤亡。就在几周前的9月8日,一场6.8级的强烈地震摧毁了摩洛哥阿特拉斯山脉的古村庄,导致近3000人死亡。2023年2月,土耳其和叙利亚的大片地区都遭受了两次大地震的严重破坏。
地壳撞向自己，然后分开。
作为一名地质学家,我专注于研究地震背后的力量。让我来解释一下,为什么地震在某些地区频繁发生,而其他地区数代人都保持平静,直到紧张局势升级为重大事件。地震只是地球行为的一部分,与构造板块的持续运动密切相关。这些构造板块构成了地球的外层,类似于一个坚固的壳,它们必须移动以释放地球内部的热能。大陆和海洋被这些构造板块运送到一起,在永恒的缓慢碰撞中相互交错。最后,寒冷而致密的海洋板块会沉入大陆板块之下,重新深入地幔中。当海洋板块下沉时,它会拖动周围的物质,形成裂缝。地幔中上升的热物质填充这些裂缝,最终冷却凝固,形成数千公里长的海底火山链。
在20世纪50年代早期,当建立全球性地震网络以监测核试验时,聪明的地球物理学家们偶然发现了地壳构造板块的交汇点,发现了地震通常伴随着俯冲和裂谷活动。这些科学家发现,大多数地震倾向于发生在相对狭窄的地带集中,要么沿着海洋盆地边缘,类似于太平洋,要么直接穿过盆地中间,类似于大西洋。他们还发现了一个模式:沿着俯冲带的地震从海洋的浅处开始,然后深入到大陆之下。在三维可视化中,这些地震具有类似于板块的特征,在向地幔深处沉积的过程中勾勒出它们的路径。
一个实验:地震是如何发生的。
为了更好地理解地震发生的情况,让我们尝试将你的双手放在一起并施加压力,以模拟板块边界的断层。将每只手当作一个板块,它们相碰的地方就是断层,你的肌肉在这里扮演着板块构造系统。现在,用力向前推你的右手。你会注意到,当推力克服了手掌之间的摩擦力时,手突然向前移动。这种突然的移动是地震。科学家们将地震称为弹性反弹。
主要由俯冲带下沉的海洋板块推动的板块每年以高达20厘米的速度移动。随着时间的推移,由于板块边界的摩擦,这些板块彼此粘合在一起,并试图移动,使板块边界弯曲得像压缩弹簧一样。当积聚的弹性能量最终克服摩擦力时,板块突然向前震动,引发地震。然而,推动板块的力量不会停止,因此板块边界重新积累弹性能量,为下一次地震做准备,它可能很快或可能会持续一段时间。
地震，又快又慢。
板块边界在广袤的海洋中非常薄且清晰可见,因为下层岩石的坚硬性。然而,在大陆内部,板块边界通常是广阔的地区,由多个断层交叉形成复杂的山地景观,这些断层可能存在很长时间,即使板块边界消失了。这解释了为什么地震有时发生在远离板块边界的地方。地震学家可以使用断层重复模式来计算地震风险。
缓慢移动的板块边界的断层需要很长时间才能达到临界状态,对于某些断层来说,可能需要数百年甚至几千年的时间才能发生一次大地震。这种延长的时间线给城镇扩张提供了机会,也让人们逐渐忘记他们祖先所经历的地震历史。以摩洛哥地震为例，摩洛哥位于非洲板块和欧亚板块的交界处，两个板块正在缓慢碰撞。从北非的阿特拉斯山脉延伸到比利牛斯山脉、阿尔卑斯山脉以及跨越南欧和中东的其他山脉，都是这种持续的板块运动的结果。尽管如此,由于摩洛哥附近的板块运动较慢,大地震并不经常发生。
准备迎接大挑战。
由于印度板块和欧亚大陆之间的地质运动,阿富汗有很多问题。从4000万年开始,印度板块已经与欧亚大陆的南部边缘碰撞。这种渐进的碰撞影响在阿富汗的山脉形成以及随后发生的地震中显着。然而,在这些巨大地震中有一个重要的事实是,大多数情况下,地震本身不会导致死亡,而是建筑物的倒塌。
许多美国人都知道加州的圣安德烈亚斯断层以及旧金山和洛杉矶面临的地震风险。1989年在旧金山湾区的洛马普里塔发生了一场地震,震级为6.9级,与摩洛哥地震相似,但死亡人数要少得多,只有63人,而不是数千人。这主要是因为这些城市制定了严格的建筑标准,以确保在当地面发生震动时建筑物能够坚固。然而,地震改变海床,将海水推到不合适的位置,导致这些巨大的海浪。2011年日本海啸给人们带来了毁灭性的后果,不论沿海城镇的工程质量如何。
很遗憾,地震专家无法准确确定地震发生的时间;他们的专长在于估计潜在的危险。
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