科學(xué)家認(rèn)為印尼仍處在地震危險(xiǎn)中；最新的研究成果更真實(shí)地揭示出那場(chǎng)特大地震的基本特征
去年圣誕節(jié)后的第二天，驚世地震海嘯席卷南亞。正所謂禍不單行，僅僅過(guò)了三個(gè)月，一場(chǎng)強(qiáng)烈地震再次襲擊印尼。復(fù)活節(jié)后的第二天，當(dāng)?shù)貢r(shí)間2005年3月28日深夜，印尼蘇門答臘島附近海域又發(fā)生8.7級(jí)強(qiáng)震。
如
果不是這場(chǎng)新的特大地震接踵而至，世界其他地方的人們或許已經(jīng)漸漸淡忘了南亞地震海嘯。但對(duì)各國(guó)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，研究工作才剛剛開(kāi)始。
利用高頻信號(hào)
“12·26”地震海嘯以后，很多科學(xué)家扼腕嘆息：如果能夠早些建立印度洋海嘯預(yù)警系統(tǒng)，災(zāi)難帶來(lái)的損失可能會(huì)小得多。
毫無(wú)疑問(wèn)，如果有完善的海嘯預(yù)警系統(tǒng)，將會(huì)挽救成千上萬(wàn)人的生命。不過(guò)，即使南亞各國(guó)有著防患于未然的明智，早已建立起海嘯預(yù)警系統(tǒng)，恐怕也難以在“12·26”地震那天完全發(fā)揮作用，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出海嘯肆虐的范圍和程度。
多數(shù)的海嘯是由海底地震引起的，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)海嘯離不開(kāi)三個(gè)基本的地震參數(shù)：震級(jí)、破裂長(zhǎng)度和持續(xù)時(shí)間。然而，由于時(shí)間上的原因，科學(xué)家們當(dāng)初未能十分準(zhǔn)確地認(rèn)清那場(chǎng)特大地震的真實(shí)面目。
“12·26”地震發(fā)生的當(dāng)天，有科學(xué)家對(duì)地震波進(jìn)行分析的結(jié)果表明，地震的破裂長(zhǎng)度約為400公里。但不少科學(xué)家對(duì)這一結(jié)果表示懷疑。
中國(guó)科技大學(xué)地球與空間學(xué)院的倪四道教授是懷疑者之一。3月31日，他與美國(guó)加州理工學(xué)院的兩位同行在英國(guó)《自然》雜志發(fā)表論文稱，“12·26”地震的持續(xù)時(shí)間超過(guò)500秒，破裂長(zhǎng)度超過(guò)1200公里。
據(jù)倪四道介紹，計(jì)算地震破裂長(zhǎng)度的傳統(tǒng)方法是利用較低頻率(小于0.5赫茲)的地震P波信號(hào)來(lái)反演地震的過(guò)程，這也是科學(xué)家們計(jì)算“12·26”地震時(shí)采用的方法。不過(guò)，對(duì)9級(jí)以上的特大地震，較低頻率的P波信號(hào)會(huì)被其他信號(hào)所掩蓋，傳統(tǒng)方法就不奏效了，他們轉(zhuǎn)而采用地震的高頻P波信號(hào)(大于2赫茲)，最終得到了正確的結(jié)果。
《自然》雜志的審稿人認(rèn)為，“這篇文章的研究?jī)?nèi)容極為重要，提出的算法干凈利落，能夠確定蘇門答臘地震破裂結(jié)束的位置。成果的快速發(fā)表將大大促進(jìn)其他科學(xué)家理解地震發(fā)生的過(guò)程，避免因采用不當(dāng)?shù)某醪降牡卣饏?shù)而帶來(lái)的無(wú)效努力�！�
在同一期《自然》雜志上，美國(guó)西北大學(xué)的塞思·斯坦(SethStein)教授等人也發(fā)表了一篇關(guān)于“12·26”地震的論文。文中提出，那場(chǎng)地震的震級(jí)并非人們先前認(rèn)為的里氏9.0級(jí)，而是里氏9.3級(jí)。震級(jí)表示由震源所釋放出來(lái)的能量的大小，震級(jí)之間的關(guān)系是對(duì)數(shù)關(guān)系，9.3級(jí)與9.0級(jí)之間的能量差別是2.5倍。也就是說(shuō)，“12·26”地震是有記錄以來(lái)的第二大地震，僅次于1960年的9.5級(jí)智利地震，而且它超過(guò)500秒的持續(xù)時(shí)間甚至比后者的340秒長(zhǎng)了許多。
同樣地，斯坦等人與倪四道等人不謀而合，也得出了“12·26”地震破裂長(zhǎng)度超過(guò)1200公里的結(jié)果。他們由此宣稱，關(guān)于“12·26”地震破裂長(zhǎng)度的爭(zhēng)論可以結(jié)束了。
一般說(shuō)來(lái)，某個(gè)斷層一旦破裂，其能量基本上得到釋放，在近期再次發(fā)生地震悲劇的幾率非常小。既然“12·26”地震的破裂長(zhǎng)度超過(guò)1200公里，而不是先前認(rèn)為的400公里，這就意味著從印尼蘇門答臘島北部附近海域直到緬甸南部超過(guò)1200公里的斷層近期不會(huì)再引發(fā)令人聞之色變的地震和海嘯。倪四道說(shuō)：“至少在幾十年之內(nèi)，(蘇門答臘島)北邊的老百姓可以安心了�！�
“預(yù)測(cè)”連串地震
北邊沒(méi)有危險(xiǎn)了，并不等于南邊也沒(méi)有危險(xiǎn)。
“3·28”地震發(fā)生在巽他海溝(Sunda Trench)斷層，印尼蘇門答臘島以南的尼亞斯島一帶。聽(tīng)到這個(gè)消息的時(shí)候，英國(guó)阿爾斯特大學(xué)約翰·麥克洛斯基(John McCloskey)教授的心情應(yīng)該比較復(fù)雜。
早在3月17日，麥克洛斯基就和同事在《自然》發(fā)表論文稱，印尼蘇門答臘島區(qū)域的另外兩個(gè)斷層處在地震危險(xiǎn)之中。其中一個(gè)是巽他海溝，緊接“12·26”地震的斷層，自蘇門答臘島北部海域往南延伸約50公里；另一個(gè)是蘇門答臘斷層(Sumatra Fault)，位于蘇門答臘島的“心臟”，綿延約300公里，止于亞齊省首府班達(dá)亞齊市的下部。
麥克洛斯基等人的研究表明，“12·26”地震造成以上兩個(gè)斷層的造成地質(zhì)應(yīng)力增大，巽他海溝的應(yīng)力增加到5巴(1巴約等于1個(gè)大氣壓)，蘇門答臘斷層的應(yīng)力增加到了9巴。也就是說(shuō)，這兩個(gè)斷層發(fā)生地震的危險(xiǎn)增加了。
“地震喜歡在同一區(qū)域和同一時(shí)間段里面扎堆”，麥克洛斯基說(shuō)，“例如，1999年在土耳其伊茲米特發(fā)生的7.4級(jí)地震，很可能是約50公里區(qū)域內(nèi)近2巴的應(yīng)力增加所引發(fā)的。而伊茲米特地震反過(guò)來(lái)又在僅僅三個(gè)月之后引發(fā)了迪茲杰的7.1級(jí)地震”。又如，加州理工學(xué)院的克里·希(KerrySieh)教授也舉例說(shuō)，20世紀(jì)的10次大地震有7次發(fā)生在1950年至1965年之間，其中有5次發(fā)生在北太平洋邊緣。
麥克洛斯基等人的論文發(fā)表了還不到兩個(gè)星期，巽他海溝果然發(fā)生了強(qiáng)烈地震。麥克洛斯基沒(méi)有去預(yù)測(cè)地震發(fā)生的時(shí)間，但他準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)到了地震發(fā)生的地點(diǎn)。
目前，地震學(xué)家們已經(jīng)可以利用模型去推測(cè)某個(gè)地區(qū)可能發(fā)生地震，但預(yù)測(cè)地震發(fā)生的時(shí)間仍然是一個(gè)幾乎不可能完成的任務(wù)。倪四道說(shuō)：“我對(duì)這個(gè)區(qū)域發(fā)生地震并不感到奇怪，奇怪的是僅僅過(guò)了3個(gè)月地震就來(lái)了�！�
既然巽他海溝地震的預(yù)言已經(jīng)得到應(yīng)驗(yàn)，麥克洛斯基等人提到的另一個(gè)斷層———蘇門答臘斷層———是不是也會(huì)發(fā)生地震呢？巽他海溝發(fā)生的地震是不是又加大了這種危險(xiǎn)性呢？麥克洛斯基說(shuō)，“12·26”地震影響到蘇門答臘斷層長(zhǎng)約300公里的地帶，而“3·28”地震將影響范圍擴(kuò)大到了約600公里。歷史上，蘇門答臘斷層曾經(jīng)引發(fā)過(guò)7級(jí)至7.5級(jí)的地震。
“盡管這樣的震級(jí)比去年12月的9.3級(jí)地震或最近的8.7級(jí)地震小得多，但陸地上發(fā)生七點(diǎn)幾級(jí)地震已經(jīng)足以給建筑物和居民帶來(lái)毀滅性的破壞�！丙溈寺逅够f(shuō)。當(dāng)然，有一點(diǎn)是不用擔(dān)心的：蘇門答臘斷層不是位于海底，自然也就沒(méi)有引發(fā)海嘯的可能性。
不過(guò)，麥克洛斯基在接受媒體采訪時(shí)出言謹(jǐn)慎，避免使用“預(yù)測(cè)”這個(gè)詞匯。他說(shuō)：“我們并不是說(shuō)另一場(chǎng)地震一定會(huì)發(fā)生，我們不是在預(yù)測(cè)地震。有位記者稱其為熱點(diǎn)地區(qū)，我覺(jué)得這樣的形容比較貼切。這是一個(gè)地震危險(xiǎn)性增加了的熱點(diǎn)地區(qū)。”
這僅僅是開(kāi)頭
印尼亞齊省首府班達(dá)亞齊是南亞地震海嘯中受災(zāi)最慘重的城市。印尼政府和國(guó)際援助機(jī)構(gòu)正投入巨資進(jìn)行重建工作。不幸的是，班達(dá)亞齊剛好靠近蘇門答臘斷層的北端。
因此，麥克洛斯基說(shuō)，在重建班達(dá)亞齊的時(shí)候，印尼政府最好多聽(tīng)取工程師們關(guān)于建筑物設(shè)計(jì)與抗震的意見(jiàn)�！�3·28”地震中，尼亞斯島上一些傳統(tǒng)建筑保存完好，一些兩層的現(xiàn)代混凝土建筑損壞卻最為嚴(yán)重，顯然這些建筑物沒(méi)有遵循相應(yīng)的建筑規(guī)范。保證建筑物的質(zhì)量是非常重要的，在美國(guó)加州，7.7級(jí)的地震帶來(lái)的人員傷亡已經(jīng)比較小了。
此外，麥克洛斯基強(qiáng)調(diào)，最近這次地震沒(méi)有引發(fā)大的海嘯，并不等于這個(gè)人口稠密的區(qū)域不再需要海嘯預(yù)警系統(tǒng)。他在論文中的確提到過(guò)蘇門答臘斷層不會(huì)在班達(dá)亞齊引發(fā)海嘯，但是，從蘇門答臘島到爪哇島附近的海底，還有許多大大小小的斷層，仍然存在爆發(fā)地震海嘯的可能。
倪四道等人的工作，恰恰可以為海嘯預(yù)警系統(tǒng)提供幫助。據(jù)倪四道介紹，“12·26”地震發(fā)生半小時(shí)后波及到印度尼西亞的島嶼，一個(gè)多小時(shí)和數(shù)小時(shí)后分別到達(dá)斯里蘭卡、泰國(guó)等地。而他們找到的算法可以在地震發(fā)生后的25分鐘內(nèi)確定地震的破裂長(zhǎng)度和持續(xù)時(shí)間等基本參數(shù)，為通用海嘯模擬程序提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，從而提供早期海嘯預(yù)警，避免大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
當(dāng)然，麥克洛斯基也好，倪四道也好，他們的研究都只是開(kāi)了一個(gè)頭，搶了一個(gè)先。這次震驚世界的巨大地震已經(jīng)成為國(guó)際地震學(xué)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。接下來(lái)的日子，還會(huì)有更多的研究成果發(fā)表，南亞地震海嘯的面目會(huì)更真實(shí)、更準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出來(lái)。
特大地震引起的海嘯：預(yù)警流程
1.檢測(cè)與地震開(kāi)始相對(duì)應(yīng)P波信號(hào)；
2.當(dāng)我們確認(rèn)與地震結(jié)束對(duì)應(yīng)的P波到達(dá)后，分析P波長(zhǎng)度與方位角的關(guān)系；
3.確定破裂長(zhǎng)度，確定破裂持續(xù)時(shí)間，并給出大概的震級(jí)(半分鐘內(nèi)完成)；
4.將來(lái)把這三個(gè)數(shù)據(jù)送給海嘯模擬程序，給出海嘯的早期預(yù)警(1-2分鐘)。（李虎軍/文 倪四道 供圖）
責(zé)任編輯 原霞
