科学家首次观测到地球在地震後自我修复
2013-07-12 22:13
来源: 凤凰科技
汶川地震深处钻孔项目的地点之一，这个项目记录了自2008年7.9级大地震後断层处的改变。
这是科学家首次观测到地球在地震後自我修复，这个过程类似於人体修复伤口，中国和美国的研究人员在发表在6月27日的期刊《科学》上的研究中这样说道。在地震过程中，地面会沿着断层撕开分裂，产生一系列参差不齐的裂口。在2008年中国四川汶川发生摧毁性的7.9级大地震後，研究人员在断层处钻孔时发现，液体灌入断裂的断层里，就像血从伤口里涌出。在两年的时间里——从地质时间上来说相当於一眨眼的功夫——断层迅速的自我癒合，通过一系列结合的过程将缺口缝合。然而，裂缝还是会时不时的裂开，当因遥远地震的摇晃而受损时，这项研究这样表示。
没有人知道断层是如何癒合的，汶川钻孔项目的观测提出了更多的问题，而非答案。但是该项目对一断层处开合状态的长期观测将提供一系列非常吸引人的谜题供科学家解答，美国宾夕法尼亚州立大学、地质学家克里斯·马龙(Chris Marone) 教授这样说道，他并没有参与这项研究。
「这些都是新的观测，揭开具体发生了什麽将提供很多非常重要的技术性问题的启示。」马龙说道，基於结果的模型将影响任何地下水流经的地方，例如断层处或者含水层或者井里。
快速反应钻孔
汶川项目小组通过一系列断层处钻开的小口径小井而追踪整个治癒过程。这项研究属於正在进行的一项全球性研究的一部分，後者旨在测定地震後的断层，希望能够检测几十年的实验室实验和电脑模型的结果。
「我们已经知道很多原因可能会导致断层处的行为与我们预想的有所不同，」研究合作作者、美国加州大学圣克鲁兹分校的地质学家艾米丽·布鲁德斯基(Emily Brodsky)这样说道。「如果我们想要获得某些实际的新见解，或者进行一些之前未预想到的新探索，我们必须了解真实发生的情况。」
由中国资助的汶川地震断层科研钻孔项目起始於2008年5月12日汶川大地震发生後178天。这场巨大的地震导致8万人死亡。五个小口径小井穿透了混乱的断层区，发现了1厘米的新鲜断层泥，这是一种粉末状的岩石。
研究小组检测了断层的渗透率长达18个月，渗透率是测量水流渗透岩石的速率，它相当於断层受到破坏的替身，布鲁德斯基这样说道——随着断层逐渐癒合，这片区域对流体的渗透率已经变得越来越小。这项实验追踪了潮汐力导致断层流体的潮涨潮落，这种力也是导致产生海洋潮汐的太阳与月球之间的拖拽力。
研究人员观察到小口径小井的渗透率的稳定下降。随着断层区的缺口和断裂处逐渐被流体沉积的新矿物质所填满，渗透率也逐渐下降，研究人员这样认为。整体的渗透率下降比之前实验室实验预测的速率要更快，布鲁德斯基说道。可能的原因是快速的断层癒合，但布鲁德斯基表示她目前还无法合理的解释这一切是如何发生的。「我不知道为什麽真实的速率要更快，我们必须弄清楚背後的原因。」
但事实上，科学家解决了另一个难题：渗透率发生六次短期上升，而这种随机事件与当地余震或者设备问题并不存在联系。研究人员最终意识到遥远的巨型地震产生的摇晃会导致部分癒合的断层再次裂开，布鲁德斯基说道。这些遥远的地震包括2011年3月发生的日本地震，以及2010年4月印尼苏门答腊岛发生的7.8级地震。
「我们期待观察到某些治癒效应，但并没有预期到会发生这些再次破裂效应，这算是一个惊喜吧，」 布鲁德斯基说道。「这种相互作用比我们之前预期的要复杂的多。」
众所周知，在一个断层处发生的地震会破坏临近的断层，而大型地震会引发世界范围内的新地震。但这是首次在断层处以如此精细的细节观测到这种动态应力效应——地震波的传递。「它使得我们不得不回顾过去，重新思考动态应力问题。」马龙说道。
关键字: 科学地球地震