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強震觸發千里之外的強震?

2008年汶川地震仍記憶猶新,中國大陸四川地區地震再起,2013年4月20日四川省雅安市發生芮氏規模7.0的蘆山地震,到4月24日的期間共發生了4,228次的餘震。我們對於大地震後的餘震並不陌生,但你想過「兩個在相鄰時間、距離幾千公里的地震有可能是因果關係」嗎?

地震產生的動態應力(dynamic stress)是透過波動的形式改變,表面波是其中威力最強、水平傳播最遠的地震波,它的傳播主要從接近地表的地層傳出去,雖然能量會隨著傳播距離而減少,但是頻率低、振幅大的表面波仍可以傳到幾千公里外的地區。

林正洪博士是中研院地球科學研究所的地震研究學者,他認為「強震有可能觸發強震」,而且不同於科學界傳統上認為僅止於鄰近地區,林博士認為透過動態應力可能觸發相隔千里的另一強震。

林博士在2012年1月的研究發表《Remote Triggering of the Mw 6.9 Hokkaido Earthquake as a Result of the Mw 6.6 Indonesian Earthquake on September 11, 2008》提出:「動態應力可能透過表面波來觸發遠距離的另一強震。」這在當時是一種革命性的科學論述。他蒐集到歷史上的各種例子,遠距表面波觸發強震最近1次的案例是在2008年9月11日,印尼發生矩規模(Mw)6.6的強震的21分鐘後,遠在4,750公里外的北海道南岸也發生了另一個矩規模6.9的地震,引起他的好奇:「這兩個地震有什麼關係?」

「我用日本的寬頻地震網,查到了印尼傳到日本的寬頻地震波紀錄。」林博士說,他從數據中發現「印尼地震的表面波傳到北海道南岸的時間點」和「北海道南岸發生地震的時間點」幾乎相同!「就算是壓倒駱駝的最後一根稻草,也是有關連的。」林博士對這個現象很感興趣。

怎麼證實表面波足以觸發遠距離的強震呢?透過經驗式,可以將振幅隨距離的衰減換算成動態應力的能量大小,應力的物理意義類似壓力,是單位面積上所承受的力,國際單位制(SI)的單位是帕(Pa),KPa指的是1,000Pa。雖然結果顯示表面波造成的應力很小,只有約0.4~1.05KPa,但是比較過去能夠觸發地震的經驗大約為1~2KPa,算是勉強跨過了最低門檻。

除此之外,表面波的物理特性也可以說明遠距表面波如何觸發強震。雷利波(Rayleigh wave)是表面波的一種,又稱為地滾波,它的運動方式就像海浪一樣,如果從側剖面來看,雷利波使粒子依逆時鐘方向運動,造成在不同深度的粒子運動方向相反,且雷利波振幅隨深度減少的特性,上盤的拉力大、下盤的拉力小,也有助於地層的錯動。

有了這些科學證據,林博士顛覆了過去科學界對觸發強震的想像,2012年10月《自然》(nature)也有一篇研究〈The 11 April 2012 east Indian Ocean earthquake triggered large aftershocks worldwide〉支持了林博士的論點,這篇研究認為2012年4月11日印度洋的強震與接著世界各地發生的地震有觸發關係。

不過也要謹慎的運用這些論述,「地層原來的狀態是否已經到達應力臨界點是很重要的,因此遠距表面波不算是主因,但是可能可以觸發。」所以並不是所有的強震之後都會發生另一強震。

 

責任編輯:鄭國威 |元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

關於作者

慈忻

台大地理所,研究空間分析方法與災害風險。曾擔任防災科普小組編輯、ENSIT電子報主編。偏鄉災害問題與專業/弱勢間的資訊不對等,是我最想解決的問題。