日本大地震动摇了现有地震理论

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    《科学美国人》消息：之前，几乎没有专家认为日本仙台附近的地震带能够产生如此强烈的地震。现有关于地震的海床年龄理论被质疑。曾有日本学者在2001年便研究指出“大海啸袭击仙台平原的可能性很大”。

    “这次地震让我们看到了不足，”Emile Okal，一个在美国伊利诺斯州埃文斯顿市西北大学，从事大地震和海啸研究的地球物理学家如此谈论3月11号在日本发生的里氏9.0级地震。 这次地震是日本有记载以来最大的地震，之前几乎没有专家认为日本仙台附近的地震带能够产生如此强烈的地震。Okal和他的同事们想弄明白为什么这次地震如此强烈地超过了许多人的预期，而与此同时，这种情况对于日本和全球其他各地的地震危险度又意味着什么。

    这次地震是沿着地球表面的一条缝隙发生的。在这条缝隙处，太平洋板块正俯冲入另一地壳板块下部，而这块地壳板块正承载着日本的北部地区。地壳俯冲的过程通常会引发极其强烈的地震，例如1960年智利的里氏9.5级地震和2004年苏门答腊岛的里氏9.1级地震。但是在此之前，地球物理学者们认为，这种俯冲带大地震仅仅在年轻的海洋地壳挤入地幔处才可能发生。大龄的地壳，因其温度更低，密度更大，被认为能更顺利地向下滑动，从而引发的往往是较小的地震。可是，日本北部附近的海洋地壳形成于1亿4千万年前，应该已经足够老了。

    仙台地区的历史看起来是支持这个理论的。一个在帕萨迪纳市加州理工学院的地震学家Hiroo Kanamori说道，“它有地震活动，但不是非常强烈的地震活动”。在过去的几个世纪里，仙台海岸附近的俯冲带造成了数次高达8级左右的地震，但是没有一次达到过9级。须知9级地震释放的能量要比8级地震多30倍。

    基于这个历史记录，日本的地震学家过去并不认为仙台地区受到大地震的威胁。因此虽然这个区域是日本海啸预防应对措施做得最好的区域之一，但在大部分沿海修建的高高的防波堤远不能抵御13到15米高巨浪的侵袭，以致巨浪席卷海岸，造成大量损失并引发了核危机。

    但也有一些线索表明仙台区域是有可能发生更强烈的地震的。Okal说，苏门答腊大地震就已对这个海床年龄假设提出过质疑，因为按照此假设，那儿的大龄俯冲地壳应该早已排除了如此大地震的可能。同时，近期横跨日本的大地测量学研究显示仙台区域正在被挤压，就像被置于老虎钳中，承受着来自板块运动的压力。这种扭曲表明太平洋板块并不是在平滑地向日本所在地壳下滑动，而是被卡住了，从而挤压地壳。

    一加州理工学院的地球物理学家Thomas Heaton说，这种压力只能通过地震释放，它是如此快速地积累起来，以致近期的地震强度和频率并不足以使它完全释放。于是有了上周的大地震，甚至哪怕是如此强烈的地震也可能并未将累积的压力完全释放出来，Heaton说。“即使已经发生了9级地震，这个地方的情况还是不好说。”

    Okal说，如果仙台附近的俯冲区能造成大地震，那么其他有着相同大龄海洋地壳的地方也有大地震的可能。他还指出，加勒比海东北部的汤加就有着非常相似的情况。线索表明，那儿或许就隐藏着罕见的大地震，就像在仙台发生的一样。

    仙台有记载以来最近的大海啸发生在869年。通过对更久远的两个海啸沉淀物的地质学追踪判定，仙台日本东北大学的地球学家Koji Minoura和他的同事在2001年提出，巨浪大约每800到1100年袭击一次该区域（K. Minoura et al. J. Nat. Disaster Sci. 23, 83-88; 2001）。因为上一次是发生在9世纪，这些研究者们在论文中提到，“大海啸袭击仙台平原的可能性很大”。