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出乎意料的板塊內地震，究竟為什么發(fā)生？

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出乎意料的板塊內地震，究竟為什么發(fā)生？

板內地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災害計算方法無法估算其風險”

創(chuàng)瞰巴黎 ·

文|創(chuàng)瞰巴黎 Ana?s Maréchal

編輯|Meister Xia

一覽：

  • 多數地震發(fā)生在板塊邊緣，由板塊碰撞導致，但也有板塊內部發(fā)生的地震，稱為板內地震。
  • 板內地震難以捉摸，地點出乎意料，震級有高有低。
  • 板內地震最新理論認為，成因可能是一些微小現象，如侵蝕、降雨、冰川融化。
  • 要認識板內地震并預測潛在風險還需要更多研究支持。

地球表面由多個板塊組成，承載著大洋與大陸。板塊不斷移位、滑動、碰撞、交疊，導致邊界變形，積聚的壓力會沿斷層線突然釋放，發(fā)生地震 [1]。但在板塊內部遠離邊界的位置，本該平靜、沒有形變的區(qū)域卻仍有地震。既然無法用傳統(tǒng)板塊構造學說解釋，這些意料之外的地震究竟為什么發(fā)生呢？對此，地震學家提出了多種理論，包括地表侵蝕、水循環(huán)、冰川融化等。

板內地震

遠離板塊邊界的地震叫做板內地震。巴黎高等師范學院地震專家éric Calais指出：“每個大陸都有板內地震，但全球只有少數、零星的記錄?！?017年，博茨瓦納爆發(fā)6.5級地震，地震區(qū)域沒有檢測到板塊運動。1811至1812年，美國密西西比河流域的新馬德里爆發(fā)了四次7級或以上的板內地震。中美洲、瑞典北部、法屬圭亞那都發(fā)生過板內地震。被認為“不在斷層帶上”的法國本土也發(fā)生過板內地震 [2]。

圖片來源：里氏地震震級及等級

2019年羅訥河谷發(fā)生的4.9級地震震驚了科學界。法國國家科學研究中心蒙彼利埃地球科學實驗室研究主任Jean-Fran ois Ritz說：“此前該區(qū)域的地震震級都較低，1962到2018年的39次地震均為3級以下?！边@次地震的原因同樣不是斷層運動。羅訥河谷已經2000萬年沒有發(fā)生過較大的地震了。

éric Calais解釋道：“板內地震可以達到較高的震級，但數量遠不及板塊邊界的大地震?！弊?974年首次記錄以來，全球只發(fā)生了20次6級或以上的板內地震 [3]，更早的只能通過歷史記載或地貌痕跡推斷。éric Calais說：“板內地震另一個特點是頻率低。板塊邊界位置上，同樣震級的地震發(fā)生頻率更高。比如加利福尼亞幾百年就有一次?！钡鍍鹊卣鸩粫绱祟l發(fā)，有些所在的斷層帶已經沉睡了幾百萬年。

認識地震，保護人類

了解板內地震很重要。有些板內地震震級可達到中至高級，破壞性強，震源淺，且所在區(qū)域的民眾往往缺乏準備。羅訥河谷地震震中方圓20公里內就有兩個核電站，震源深度僅1公里 [4]，破壞了900幢建筑，3人受傷，造成幾百萬歐元的經濟損失。

法國的分區(qū)制建筑標準規(guī)定了建筑抗震級別，但該標準所參照的國家地震災害地圖沒有包含羅訥河谷等預測之外的地區(qū)。éric Calais說：“最近幾年，科學界認識到板內地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災害計算方法無法估算其風險?！?/p>

“板內地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災害計算方法無法估算其風險?！?/p>

板內地震影響大，因此相關研究較多。一份由多名法國科學家聯名撰寫的報告指出：“學界不能形成統(tǒng)一意見，導致無法對地震活動及相關災害明確分類。過去很長時間里，科學界認為板塊活動是地震的唯一原因。其實板塊內部也會有輕微形變，但頻次太低無法測量[5]?！?/p>

現象小，后果大

如今有學者提出了新的解釋：板內地震是由地質學意義上短暫（數百至數千年）、微小的地質活動造成的 [6]，如雨水在水循環(huán)的作用下滲透地表，或者幾千公里深處的地幔氣體液體上升到板塊所在處，增加了巖石壓力。2017年的博茨瓦納地震就是一個例子 [7]。

冰川融化與地表侵蝕也可能因減輕了地表重量，導致板塊小幅反彈，觸發(fā)板內地震。有人認為最后一個大冰期末尾階段（1.2萬年前）的冰川融化導致了羅訥河谷地震 [8]。據Jean-Fran ois Ritz介紹：“羅訥河谷地震專家報告提出，可能是因為震源附近采石場的開采活動使地殼變輕 [9]?！?/p>

éric Calais補充道：“新理論強調微小地質活動的作用，但它們不是唯一的因素。地震所需的板塊壓力需要上百萬年的積累，微小地質活動只不過是導火索?！睕]有導火索，單憑壓力不會引發(fā)地震。在幾百萬甚至幾千萬年的時間跨度中，板塊活動有起有伏：有的板塊會扭轉方向，有的會斷裂，有的會趨于平穩(wěn)，種種形變導致板塊上形成一個個壓力源。Jean-Fran ois Ritz說：“我們觀察了引發(fā)羅訥河谷地震的斷層，發(fā)現冰川融化或地表侵蝕也會導致有規(guī)律的地震，但時間間隔長達1萬年 [10]?！?/p>

板內地震很少，所以難量化。研究人員只能通過數字模擬再現，且判斷每種現象（板塊、地表侵蝕、水循環(huán)等）起到的作用大小也不容易。éric Calais說：“這些特殊地震可能在一個地方只發(fā)生一次，潛在風險計算很復雜。學者缺乏評估潛在板內地震的客觀指標?！?/p>

羅訥河谷過往地震痕跡的搜尋工作仍在進行。Jean-Fran ois Ritz斷定：“此次地震所在的斷層可能會沉寂很久，但區(qū)域內還有其他斷層。未來幾年內，我們會開展區(qū)域地震災害評估，用更多研究和觀察檢驗我們的觀點！”

參考資料：

1. Hiroo Kanamori and Emily E Brodsky 2004, The physics of earthquakes, Rep. Prog. Phys. 67 1429

2. Ritz, J F., et al, 2021, New perspectives in studying active faults in metropolitan France ;the “Active faults France” (FACT/ATS) research axis from the Resif-Epos consortium, dans Seismicity in France, Comptes Rendus Géoscience, Volume 353, issue S1, p.381–412

3. Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, S., Liu, M., and Craig, T. J. (2016), A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors, Geophys. Res. Lett., 43, 10,621–10,637, doi:10.1002/2016GL070815.

4. Delouis B., et al., (2021), Constraining the point source parameters of the 11 November 2019 Mw4.9 Le Teil earthquake using multiple relocation approaches, first motion and full waveform inversions, CR Géosciences, ISSN (electronic) : 1778–7025

5. Mazzotti, S., et al., 2020, Processes and deformation rates generating seismicity in metropolitan France and conterminous Western Europe, BSGF Earth Sciences Bulletin, 191, 19.

6. Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, S., Liu, M., and Craig, T. J. (2016), A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors, Geophys. Res. Lett., 43, 10,621– 10,637, doi:10.1002/2016GL070815.

7. Gardonio, B., Jolivet, R., Calais, E., & Leclère, H. (2018). The April 2017 Mw6.5 Botswana earthquake: An intraplate event triggered by deep fluids. Geophysical Research Letters, 45, 8886– 8896. https://doi.org/10.1029/2018GL078297

8. Ritz, JF., Baize, S., Ferry, M. et al. Surface rupture and shallow fault reactivation during the 2019 Mw 4.9 Le Teil earthquake, France. Commun Earth Environ 1, 10 (2020). https://doi.org/10.1038/s43247-020 0012 z

9. Delouis B., et al., Rapport d’évaluation du groupe de travail (GT) CNRS-INSU sur le séisme du Teil du 11 novembre 2019 et ses causes possibles. Rapport d’expertise CNRS, 11 Décembre 2019

10. Ritz J F, et al., The 2019 Le Teil surface-rupturing earthquake along the La Rouvière Fault within the Cévennes fault system (France): What does paleoseismology reveal. Journées AGAP, March 2022, Numéro spécial de la collection E3S Web of Conferences – Journées Scientifiques AGAP Qualité 2022, publié par EDP Sciences (proceeding 04001).

本文為轉載內容，授權事宜請聯系原著作權人。

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出乎意料的板塊內地震，究竟為什么發(fā)生？

板內地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災害計算方法無法估算其風險”

創(chuàng)瞰巴黎 · 2022/10/25 14:20

文|創(chuàng)瞰巴黎 Ana?s Maréchal

編輯|Meister Xia

一覽：

  • 多數地震發(fā)生在板塊邊緣，由板塊碰撞導致，但也有板塊內部發(fā)生的地震，稱為板內地震。
  • 板內地震難以捉摸，地點出乎意料，震級有高有低。
  • 板內地震最新理論認為，成因可能是一些微小現象，如侵蝕、降雨、冰川融化。
  • 要認識板內地震并預測潛在風險還需要更多研究支持。

地球表面由多個板塊組成，承載著大洋與大陸。板塊不斷移位、滑動、碰撞、交疊，導致邊界變形，積聚的壓力會沿斷層線突然釋放，發(fā)生地震 [1]。但在板塊內部遠離邊界的位置，本該平靜、沒有形變的區(qū)域卻仍有地震。既然無法用傳統(tǒng)板塊構造學說解釋，這些意料之外的地震究竟為什么發(fā)生呢？對此，地震學家提出了多種理論，包括地表侵蝕、水循環(huán)、冰川融化等。

板內地震

遠離板塊邊界的地震叫做板內地震。巴黎高等師范學院地震專家éric Calais指出：“每個大陸都有板內地震，但全球只有少數、零星的記錄?！?017年，博茨瓦納爆發(fā)6.5級地震，地震區(qū)域沒有檢測到板塊運動。1811至1812年，美國密西西比河流域的新馬德里爆發(fā)了四次7級或以上的板內地震。中美洲、瑞典北部、法屬圭亞那都發(fā)生過板內地震。被認為“不在斷層帶上”的法國本土也發(fā)生過板內地震 [2]。

圖片來源：里氏地震震級及等級

2019年羅訥河谷發(fā)生的4.9級地震震驚了科學界。法國國家科學研究中心蒙彼利埃地球科學實驗室研究主任Jean-Fran ois Ritz說：“此前該區(qū)域的地震震級都較低，1962到2018年的39次地震均為3級以下。”這次地震的原因同樣不是斷層運動。羅訥河谷已經2000萬年沒有發(fā)生過較大的地震了。

éric Calais解釋道：“板內地震可以達到較高的震級，但數量遠不及板塊邊界的大地震。”自1974年首次記錄以來，全球只發(fā)生了20次6級或以上的板內地震 [3]，更早的只能通過歷史記載或地貌痕跡推斷。éric Calais說：“板內地震另一個特點是頻率低。板塊邊界位置上，同樣震級的地震發(fā)生頻率更高。比如加利福尼亞幾百年就有一次?！钡鍍鹊卣鸩粫绱祟l發(fā)，有些所在的斷層帶已經沉睡了幾百萬年。

認識地震，保護人類

了解板內地震很重要。有些板內地震震級可達到中至高級，破壞性強，震源淺，且所在區(qū)域的民眾往往缺乏準備。羅訥河谷地震震中方圓20公里內就有兩個核電站，震源深度僅1公里 [4]，破壞了900幢建筑，3人受傷，造成幾百萬歐元的經濟損失。

法國的分區(qū)制建筑標準規(guī)定了建筑抗震級別，但該標準所參照的國家地震災害地圖沒有包含羅訥河谷等預測之外的地區(qū)。éric Calais說：“最近幾年，科學界認識到板內地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災害計算方法無法估算其風險。”

“板內地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災害計算方法無法估算其風險。”

板內地震影響大，因此相關研究較多。一份由多名法國科學家聯名撰寫的報告指出：“學界不能形成統(tǒng)一意見，導致無法對地震活動及相關災害明確分類。過去很長時間里，科學界認為板塊活動是地震的唯一原因。其實板塊內部也會有輕微形變，但頻次太低無法測量[5]。”

現象小，后果大

如今有學者提出了新的解釋：板內地震是由地質學意義上短暫（數百至數千年）、微小的地質活動造成的 [6]，如雨水在水循環(huán)的作用下滲透地表，或者幾千公里深處的地幔氣體液體上升到板塊所在處，增加了巖石壓力。2017年的博茨瓦納地震就是一個例子 [7]。

冰川融化與地表侵蝕也可能因減輕了地表重量，導致板塊小幅反彈，觸發(fā)板內地震。有人認為最后一個大冰期末尾階段（1.2萬年前）的冰川融化導致了羅訥河谷地震 [8]。據Jean-Fran ois Ritz介紹：“羅訥河谷地震專家報告提出，可能是因為震源附近采石場的開采活動使地殼變輕 [9]?！?/p>

éric Calais補充道：“新理論強調微小地質活動的作用，但它們不是唯一的因素。地震所需的板塊壓力需要上百萬年的積累，微小地質活動只不過是導火索?！睕]有導火索，單憑壓力不會引發(fā)地震。在幾百萬甚至幾千萬年的時間跨度中，板塊活動有起有伏：有的板塊會扭轉方向，有的會斷裂，有的會趨于平穩(wěn)，種種形變導致板塊上形成一個個壓力源。Jean-Fran ois Ritz說：“我們觀察了引發(fā)羅訥河谷地震的斷層，發(fā)現冰川融化或地表侵蝕也會導致有規(guī)律的地震，但時間間隔長達1萬年 [10]?！?/p>

板內地震很少，所以難量化。研究人員只能通過數字模擬再現，且判斷每種現象（板塊、地表侵蝕、水循環(huán)等）起到的作用大小也不容易。éric Calais說：“這些特殊地震可能在一個地方只發(fā)生一次，潛在風險計算很復雜。學者缺乏評估潛在板內地震的客觀指標?！?/p>

羅訥河谷過往地震痕跡的搜尋工作仍在進行。Jean-Fran ois Ritz斷定：“此次地震所在的斷層可能會沉寂很久，但區(qū)域內還有其他斷層。未來幾年內，我們會開展區(qū)域地震災害評估，用更多研究和觀察檢驗我們的觀點！”

參考資料：

1. Hiroo Kanamori and Emily E Brodsky 2004, The physics of earthquakes, Rep. Prog. Phys. 67 1429

2. Ritz, J F., et al, 2021, New perspectives in studying active faults in metropolitan France ;the “Active faults France” (FACT/ATS) research axis from the Resif-Epos consortium, dans Seismicity in France, Comptes Rendus Géoscience, Volume 353, issue S1, p.381–412

3. Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, S., Liu, M., and Craig, T. J. (2016), A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors, Geophys. Res. Lett., 43, 10,621–10,637, doi:10.1002/2016GL070815.

4. Delouis B., et al., (2021), Constraining the point source parameters of the 11 November 2019 Mw4.9 Le Teil earthquake using multiple relocation approaches, first motion and full waveform inversions, CR Géosciences, ISSN (electronic) : 1778–7025

5. Mazzotti, S., et al., 2020, Processes and deformation rates generating seismicity in metropolitan France and conterminous Western Europe, BSGF Earth Sciences Bulletin, 191, 19.

6. Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, S., Liu, M., and Craig, T. J. (2016), A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors, Geophys. Res. Lett., 43, 10,621– 10,637, doi:10.1002/2016GL070815.

7. Gardonio, B., Jolivet, R., Calais, E., & Leclère, H. (2018). The April 2017 Mw6.5 Botswana earthquake: An intraplate event triggered by deep fluids. Geophysical Research Letters, 45, 8886– 8896. https://doi.org/10.1029/2018GL078297

8. Ritz, JF., Baize, S., Ferry, M. et al. Surface rupture and shallow fault reactivation during the 2019 Mw 4.9 Le Teil earthquake, France. Commun Earth Environ 1, 10 (2020). https://doi.org/10.1038/s43247-020 0012 z

9. Delouis B., et al., Rapport d’évaluation du groupe de travail (GT) CNRS-INSU sur le séisme du Teil du 11 novembre 2019 et ses causes possibles. Rapport d’expertise CNRS, 11 Décembre 2019

10. Ritz J F, et al., The 2019 Le Teil surface-rupturing earthquake along the La Rouvière Fault within the Cévennes fault system (France): What does paleoseismology reveal. Journées AGAP, March 2022, Numéro spécial de la collection E3S Web of Conferences – Journées Scientifiques AGAP Qualité 2022, publié par EDP Sciences (proceeding 04001).

本文為轉載內容，授權事宜請聯系原著作權人。