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二零二零年九月一日

中大研究揭示慢地震的行為模式與一般地震十分相似
助科學家了解地殼斷層如何釋放能量



一項由香港中文大學(中大)地球系統科學課程科研人員進行的研究,揭示二十多年前新發現的「慢地震」也遵循一般地震的比例關係,例如是餘震的頻率及計算能量釋放的方程式。今次研究為科學家提供新方向,可透過分析慢地震以了解具破壞力地震的物理機制,從而掌握地震是如何隨著時間沿著斷層釋放能量。

發生地震是因為兩個地殼板塊互相擠壓,其運動所產生的震動傳到地面,令千里外的人都感受到搖晃。地震發生的地點,即是兩個板塊岩層斷裂的地方,稱為斷層。地震的劇烈程度與斷層移動的面積及相對移動的距離有關。

斷層移動發生的時間一般較短。例如2011年引發海嘯的日本東北大地震,斷層移動只歷時約6分鐘;有記綠以來最強烈地震的晃動時間也只是約十分鐘。不過在二十多年前,科學家發現斷層間中會以緩慢的速度移動,這些被稱為「慢滑移」的活動可歷時數周甚至更長。由於慢地震多數發生於地殼深層,能量釋放緩慢,因此只會產生極度微弱的震動,也即是震顫。在過去很長一段時間都未能偵測及發現這類地震活動。

研究慢滑移有助了解一般地震活動

地震序列遵循一定的尺度關係。例如,在大型地震後發生的小型地震屬於「餘震」,隨著時間以及與主震央的距離,其發生次數(頻率)會相應減少。另一個的尺度關係為「地震矩」,它用作表示地震所釋放出之能量。一般地震的「地震矩」與地震持續時間的三次方成正比。

自從發現有慢滑移活動後,科學家一直希望了解為何斷層會以不同的速度移動,以及慢滑移活動與一般地震之間的關係。中大地球系統科學課程助理教授陳衍佐教授領導的研究團隊,分析了美國加州聖安德烈斯斷層於過去十年偵測到的數十萬個震顫數據,並對當中的慢滑移活動進行分類。他們發現這些微弱的震顫群組,有與一般「餘震」相似的尺度關係,即頻率會隨著時間及距離而下降;亦發現慢滑移的「地震矩」計算方法與一般地震無異,代表慢滑移及一般地震有相似的行為模式。

陳衍佐教授表示:「在同一斷層段上發生具破壞力的大地震——例如黎克特制達7級——要相隔數百年才會發生一次。然而,每隔數年便會有一次規模相當的慢滑移活動。因此,十多年的慢地震數據,已足以讓科學家掌握地殼能量是如何在同一斷層段循環累積及釋放,有助我們更準確監測地震,作出適當應對。」

關於陳衍佐教授

陳教授現為中大地球系統科學課程助理教授,重點研究地震及火山爆發的進程。陳教授於美國哥倫比亞大學地球物理學博士畢業,其後到史丹福大學參與博士後研究工作。

註:
Connecting a broad spectrum of transient slip on the San Andreas fault, Science Advances
https://advances.sciencemag.org/content/6/33/eabb2489

今次研究對象為美國加州聖安德烈斯的斷層。
今次研究對象為美國加州聖安德烈斯的斷層。

陳衍佐教授
陳衍佐教授

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