斷層的熱條紋和塌陷可能會(huì)改變地震危險(xiǎn)性評(píng)估

一個(gè)多世紀(jì)以來，地震學(xué)的指導(dǎo)原則一直是，地震按照“地震周期”以半規(guī)則間隔重復(fù)發(fā)生。在該模型中，沿鎖定斷層逐漸積累的應(yīng)變?cè)诖蟮卣鹬斜煌耆尫?。但是，最近，地震學(xué)家已經(jīng)意識(shí)到地震通常發(fā)生在被間隙隔開的星團(tuán)中，一個(gè)研究小組現(xiàn)在認(rèn)為，震顫復(fù)發(fā)的可能性取決于星團(tuán)是否正在進(jìn)行或結(jié)束。

在2019年9月23日星期一，在鳳凰城舉行的GSA年會(huì)上，西北大學(xué)地質(zhì)科學(xué)指導(dǎo)教授塞斯·斯坦(Seth Stein)將提出一種新模型，他和他的合著者相信，該模型可以更好地解釋“超級(jí)循環(huán)”的復(fù)雜性在長(zhǎng)期地震記錄中已經(jīng)觀察到。斯坦因說：“考慮到這一點(diǎn)的一種方法是，斷層具有熱條紋-地震群-以及坍塌-地震縫隙-就像運(yùn)動(dòng)隊(duì)一樣。”

斯坦因解釋說，在傳統(tǒng)的地震周期概念中，大地震的可能性僅取決于自最近一次大地震使系統(tǒng)復(fù)位以來所經(jīng)過的時(shí)間。他說，在這種簡(jiǎn)單情況下，故障只有“短期記憶”。

斯坦說：“唯一重要的是上一次大地震發(fā)生的時(shí)間。每次發(fā)生大事件時(shí)，時(shí)鐘都會(huì)重置。”

但他認(rèn)為，這種模式是不現(xiàn)實(shí)的。斯坦說：“我們永遠(yuǎn)不會(huì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)在上一場(chǎng)比賽中的表現(xiàn)來預(yù)測(cè)他們的表現(xiàn)。” “本賽季剩下的時(shí)間可能會(huì)有用得多。”

地質(zhì)學(xué)家有時(shí)會(huì)在古地震記錄中看到地震周期模型無法解釋的長(zhǎng)期模式。斯坦因說，在這些情況下，“在一次大地震之后，并不是所有累積的應(yīng)變都被釋放了，因此這些系統(tǒng)具有我們所謂的“長(zhǎng)期記憶”。

為了了解具有長(zhǎng)期故障記憶的系統(tǒng)的運(yùn)行方式，研究人員從50,000年的古地震記錄中采樣了1300年的窗口(這是地質(zhì)學(xué)家可能合理地?fù)碛杏涗浀囊欢螘r(shí)間)。結(jié)果表明，地震復(fù)發(fā)間隔看起來非常不同，這取決于科學(xué)家檢查了1300年的窗口。

斯坦因說，由于涉及到隨機(jī)元素，因此當(dāng)遞歸間隔看起來是周期性的時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)窗口，而當(dāng)它們看起來成簇時(shí)，則存在窗口。他說：“但斷層并沒有改變其性質(zhì)。” 最終，該模型預(yù)測(cè)地震將釋放出大量累積的應(yīng)變，這時(shí)系統(tǒng)將重置并且斷層的“條紋”將結(jié)束。

根據(jù)此長(zhǎng)期故障記憶模型，地震發(fā)生的可能性由存儲(chǔ)在斷層上的應(yīng)變控制。這取決于兩個(gè)參數(shù)：沿著斷層的應(yīng)變累積速率，以及每次大地震后釋放出多少應(yīng)變。斯坦因說：“通常的地震周期模型假設(shè)只有最后一次地震才重要，而在新模型中，較早的地震會(huì)產(chǎn)生影響，而這段歷史會(huì)影響未來發(fā)生地震的可能性。” 他說，大地震發(fā)生后，仍然還有很多應(yīng)變，因此斷層將處于高溫狀態(tài)。但是，最終，大部分應(yīng)變被釋放，斷層陷落。

斯坦因說，最終，地震危險(xiǎn)取決于斷層是坍塌還是條痕。他說：“根據(jù)您做出的那些假設(shè)，您可以使地震發(fā)生的概率更高或更低。”

地震學(xué)家還沒有提出一種令人信服的方法來確定一個(gè)故障是否存在或不存在。結(jié)果，斯坦因說：“對(duì)地震可能性的估計(jì)中存在的不確定性比人們一直想承認(rèn)的要大得多。”