科學家首次觀測到地球在地震後自我修復
2013-07-12 22:13
來源: 鳳凰科技
汶川地震深處鑽孔項目的地點之一，這個項目記錄了自2008年7.9級大地震後斷層處的改變。
這是科學家首次觀測到地球在地震後自我修復，這個過程類似於人體修復傷口，中國和美國的研究人員在發表在6月27日的期刊《科學》上的研究中這樣說道。在地震過程中，地面會沿著斷層撕開分裂，產生一系列參差不齊的裂口。在2008年中國四川汶川發生摧毀性的7.9級大地震後，研究人員在斷層處鑽孔時發現，液體灌入斷裂的斷層里，就像血從傷口裡湧出。在兩年的時間里——從地質時間上來說相當於一眨眼的功夫——斷層迅速的自我癒合，通過一系列結合的過程將缺口縫合。然而，裂縫還是會時不時的裂開，當因遙遠地震的搖晃而受損時，這項研究這樣表示。
沒有人知道斷層是如何癒合的，汶川鑽孔項目的觀測提出了更多的問題，而非答案。但是該項目對一斷層處開合狀態的長期觀測將提供一系列非常吸引人的謎題供科學家解答，美國賓夕法尼亞州立大學、地質學家克里斯·馬龍(Chris Marone) 教授這樣說道，他並沒有參与這項研究。
「這些都是新的觀測，揭開具體發生了什麽將提供很多非常重要的技術性問題的啟示。」馬龍說道，基於結果的模型將影響任何地下水流經的地方，例如斷層處或者含水層或者井裡。
快速反應鑽孔
汶川項目小組通過一系列斷層處鑽開的小口徑小井而追蹤整個治癒過程。這項研究屬於正在進行的一項全球性研究的一部分，後者旨在測定地震後的斷層，希望能夠檢測幾十年的實驗室實驗和電腦模型的結果。
「我們已經知道很多原因可能會導致斷層處的行為與我們預想的有所不同，」研究合作作者、美國加州大學聖克魯茲分校的地質學家艾米麗·布魯德斯基(Emily Brodsky)這樣說道。「如果我們想要獲得某些實際的新見解，或者進行一些之前未預想到的新探索，我們必須了解真實發生的情況。」
由中國資助的汶川地震斷層科研鑽孔項目起始於2008年5月12日汶川大地震發生後178天。這場巨大的地震導致8萬人死亡。五個小口徑小井穿透了混亂的斷層區，發現了1厘米的新鮮斷層泥，這是一種粉末狀的岩石。
研究小組檢測了斷層的滲透率長達18個月，滲透率是測量水流滲透岩石的速率，它相當於斷層受到破壞的替身，布魯德斯基這樣說道——隨著斷層逐漸癒合，這片區域對流體的滲透率已經變得越來越小。這項實驗追蹤了潮汐力導致斷層流體的潮漲潮落，這種力也是導致產生海洋潮汐的太陽與月球之間的拖拽力。
研究人員觀察到小口徑小井的滲透率的穩定下降。隨著斷層區的缺口和斷裂處逐漸被流體沉積的新礦物質所填滿，滲透率也逐漸下降，研究人員這樣認為。整體的滲透率下降比之前實驗室實驗預測的速率要更快，布魯德斯基說道。可能的原因是快速的斷層癒合，但布魯德斯基表示她目前還無法合理的解釋這一切是如何發生的。「我不知道為什麽真實的速率要更快，我們必須弄清楚背後的原因。」
但事實上，科學家解決了另一個難題：滲透率發生六次短期上升，而這種隨機事件與當地餘震或者設備問題並不存在聯繫。研究人員最終意識到遙遠的巨型地震產生的搖晃會導致部分癒合的斷層再次裂開，布魯德斯基說道。這些遙遠的地震包括2011年3月發生的日本地震，以及2010年4月印尼蘇門答臘島發生的7.8級地震。
「我們期待觀察到某些治癒效應，但並沒有預期到會發生這些再次破裂效應，這算是一個驚喜吧，」 布魯德斯基說道。「這種相互作用比我們之前預期的要複雜的多。」
眾所周知，在一個斷層處發生的地震會破壞臨近的斷層，而大型地震會引發世界範圍內的新地震。但這是首次在斷層處以如此精細的細節觀測到這種動態應力效應——地震波的傳遞。「它使得我們不得不回顧過去，重新思考動態應力問題。」馬龍說道。
關鍵字: 科學地球地震