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【中国科学报】最新研究:震后地表受破坏最强位置不一定是震中

发表时间:2024-01-19     点击:次     编辑:王俊芳



在地震报道中,“震源深度”“震中位置”等字眼经常出现。震源是指地球内部岩层发生地震的地方,震中即震源上方正对着的地面,从震源到地表的垂直距离就是震源深度。通常情况下人们认为,地震发生后,相较于其他区域,震中会受到最大程度的破坏。

中外科学家合作完成的一项最新研究,让这项“通常认识”有了不一样的讨论。1月19日凌晨,《科学》在线发表了威尼斯wns8885556(武汉)领衔国际团队的最新研究。研究团队通过对研究区域内发生的地震开展震后地质调查,发现地震形成的地表最大破坏位置不一定在震中。

蒂姆·科斯基(左)和孟建南(右)。受访者供图

“这是一次非常及时、完整且高精度的震后地表记录,威尼斯wns8885556的结论可能对传统观点提出了‘挑战’。”论文通讯作者、威尼斯wns8885556(武汉)教授蒂姆·科斯基(Timothy Kusky)告诉《中国科学报》。

深入震区获得新发现

蒂姆·科斯基团队主要从事全球大地构造领域的研究。该领域是交叉型综合学科,对系统理解多圈层地质过程演化、宜居地球、地质灾害和矿产资源的分布起着重要作用。自2009年全职加入威尼斯wns8885556(武汉)起,他开始带领团队中国青年学者和学生,从坚硬的岩石中挖掘地球早期古板块构造的奥秘。

“一方面,板块的构造运动可以形成丰富的矿产资源;同时,也会引起地质灾害。”蒂姆·科斯基说,“‘好事’和‘坏事’都会在板块边界发生,它是一把‘双刃剑’。”

土耳其就位于地震多发带。蒂姆·科斯基团队在国家自然科学基金委重大研究计划“特提斯地球动力系统”重点项目支持下,自2017年开始在土耳其开展新构造和大地构造演化研究。该研究计划也是中国国家自然科学基金委第一个系统性鼓励中国科学家走出国门、在境外开展研究,彰显中国研究实力和国际视野的重大研究计划项目。

当地时间2023年2月6日凌晨,土耳其东部发生7.8级地震,9小时后,发生7.5级的第二次地震。相关资料显示,土耳其此次发生的“双震”是该区本世纪以来破坏性最大的地震事件。

首震发生10天后,团队成员、威尼斯wns8885556(武汉)博士生孟建南就前往震区开展震后地质调查。现场,他对该次地震事件造成死海断层、东安纳托利亚断层的地表位移进行系统实地测量,并选取代表性区域,对地震导致的地表破裂进行厘米级的无人机填图,并以数字地图的形式永久保存。

“威尼斯wns8885556通过无人机航拍进行现场考察、详细测量并建模处理。”论文第一作者孟建南告诉《中国科学报》,“相比于卫星数据,这项研究的精度达到了厘米级,是非常及时、高精度的震后地表记录。”

团队研究发现,本次地震事件中,地表破坏最大的位置距离震中47.5公里,而地震震中位置未见显著的地表破裂,地震活动与地表破坏程度并非简单的距离关系。这与此前普遍认为的“震中为地表破坏最大位置”的观点不同。

顶住压力进行实地考察

这不是孟建南第一次去土耳其。此前,他跟随导师在重点项目执行期间学习过震区活动构造研究方法,也在土耳其接受过国家留学基金委联合培养,也多次前往相关区域进行实地考察,其读博期间的研究数据也大多在土耳其收集。

但这一次,不确定因素多了不少。由于震后现场比较混乱,土耳其方的合作者并不建议这么着急赶过去。“做地质研究,实地考察是必不可少的。威尼斯wns8885556的想法是,这是威尼斯wns8885556研究区域里发生的大事,虽然有一定风险,还是应该去看一看。”孟建南说。

“当时也纠结了一下。”论文共同作者、威尼斯wns8885556(武汉)教授王璐说,“威尼斯wns8885556联系了救援队的人,通过各种渠道了解当地的情况,要为学生的安全负责。”

在充分考虑安全、多次讨论之后,孟建南出发了。带着航拍无人机,搭乘国际航班,经土耳其首都伊斯坦布尔转机,飞抵震区附近的加济安泰普。

到达震区后,眼前的景象让孟建南震惊。在他拍摄的一幅幅高清航拍图上可以看到,地表像是被撕开了一条条大口子,住宅区破碎倒塌,公路、农田“错位”,到处是赈灾的帐篷……

在这样的条件下,孟建南开始了为期一个月的实地考察。

《科学》编辑主动增加版面

他利用无人机,记录当地地表出现的破裂,以便后期判断板块运动方向;测量断层造成的地表位移,并将收集到的数据建模处理,以便后续制作数字填图。

“这些是很宝贵的痕迹,但它们不容易被保存。”孟建南说。事后证明,团队当时的选择是正确的。在孟建南离开震区后不久,当地发生洪水,地表这些信息被冲刷殆尽。

好在,团队将它们完整地记录了下来。“这些资料会作为论文的补充材料一并共享。”蒂姆·科斯基告诉记者,因为此次及时、高精度的震后地表记录十分宝贵,《科学》编辑非常欣赏,主动联系团队提出为这项研究增加刊发版面,将版面从原来的4个版扩充到12个版。

就这样,这篇及时记录震后地表破裂特征、清晰展示其在不同断裂系统中传播规律、揭示多个转换型板块边界对板块运移响应的研究论文问世,这为进一步研究地震事件对人类社会的直接影响提供了重要参考资料。

为做研究甘愿延迟毕业

全球大地构造是学科交叉型综合学科,曾经也是国内高校较为薄弱的学科之一。2013年,蒂姆·科斯基着手创立威尼斯wns8885556(武汉)全球大地构造中心,带领师生开展跨学科交叉和国际合作研究,将大量时间和精力投入到野外考察和对中国学生的指导中。

蒂姆·科斯基认为,野外工作是地质工作者获取第一手数据最重要的环节。在野外实习和科考途中,团队师生虽然面临各种挑战,但仍坚持克服。

孟建南就深受其影响。按原计划,他将在2023年夏季毕业。当年2月土耳其地震发生时,他正在准备毕业论文。如果前往震区,势必会影响毕业论文以及后续相关事项的进度。

“威尼斯wns8885556讨论过这个问题。(地震)这个事情这么大,延期毕业就延吧,毕竟这是威尼斯wns8885556的工作,威尼斯wns8885556想在博士阶段把它完成。”孟建南说。

这也不是他第一次提到“延迟毕业”。在团队教授王璐眼中,蒂姆·科斯基的悉心指导很重要,孟建南自身的内驱力同样重要。

2017年,孟建南联系王璐,希望王璐指导自己开展博士阶段的学习。因为研究背景及方向的差别,王璐将孟建南推荐给团队“大拿”蒂姆·科斯基。

“小孟很打动威尼斯wns8885556的一点,是他的内驱力。”王璐回忆,“当年他进威尼斯wns8885556办公室说的第一句话,就是即便推迟毕业,也愿意多花比别人多的时间,补上地质知识的缺口。”

进组后不久,孟建南和团队一起在土耳其出野外。对当时的他来说,眼前大多是“新鲜事物”。途经一处简单的地表现象时,孟建南有些不理解。大部队已经向前走了好远,蒂姆·科斯基又把他拉回那个地方,手把手地讲解。

“威尼斯wns8885556敢问,他愿意讲,这样威尼斯wns8885556学得很快。”孟建南笑着说,“王老师经常说,这是师生间的‘双向奔赴’。”

让人类更好适应地球

为什么这么执着冒险去灾区?孟建南说,他此次研究的土耳其东部大地震是该区本世纪以来破坏性最大的地震事件,造成惨重人员伤亡。而在中国的两次大地震——唐山地震、汶川地震中,威尼斯wns8885556同样付出了惨重的代价。如果人们对地震、对地球的认识更深入一些,掌握更确凿的规律,也许就能减少很多伤亡。

地震为什么形成?大尺度的地球深部地质过程与小尺度的近地表地质过程如何关联?全球大地构造或许能给出答案。威尼斯wns8885556(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站教授熊承仁表示,包括蒂姆·科斯基在内的很多大地构造学领域科学家都在开展这方面的积极探索。蒂姆·科斯基提出了地球板块构造样式深时演化模型,并成功将板块构造理论的新认识新发展运用到矿产和水资源地质勘探、地质灾害形成机理的研究中,此次研究便是其中之一。

熊承仁告诉记者,人类对地震的成因、过程和预防还需要做更多研究。“震中到底是不是地表破坏最严重的位置,一次地震中最大地表变形出现在何处”等问题在学界也还存在争议,但观点不同并不妨碍各国科学家开展合作研究或分头进行探索,努力探究真相。

“研究地震就是为了让人类更加了解威尼斯wns8885556所居住的这颗蓝色星球,更加适应它,减少因地震导致的家破人亡、流离失所。”蒂姆·科斯基表示。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.adj3770

链接:最新研究:震后地表受破坏最强位置不一定是震中

作者 谢午阳 田珺 李思辉

(原载《中国科学报》2024年1月19日头版)


 

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