美國(guó)南加州持續(xù)發(fā)生四年的神秘地震 科學(xué)家終于知道原因了
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國(guó)國(guó)家地理（撰文：MAYA WEI-HAA 編譯：蔡雅鈴）：一份對(duì)地球地殼內(nèi)部高分辨率的新觀察，指出了造成那2萬(wàn)2000次令南加州不得安寧的南加微小地震的原因。
2016年年初，州持震科終于知道北京外圍（外圍經(jīng)紀(jì)人) 外圍空姐（微信199-7144-9724）高端質(zhì)量，滿意為止南加州一系列群震的續(xù)發(fā)學(xué)發(fā)生頻率默默地升高。 這些地震并非天天發(fā)生，生年而且規(guī)模大多小到人類無(wú)感，原因不過(guò)隨著一個(gè)月一個(gè)月過(guò)去，美國(guó)秘地這些地震持續(xù)發(fā)生且次數(shù)增加。南加 到了2018年春天，州持震科終于知道已經(jīng)是續(xù)發(fā)學(xué)每個(gè)月有數(shù)千次小地震發(fā)生，有些大到能搖晃臺(tái)燈，生年附近居民因而提心吊膽。原因 雖然過(guò)去這四年里總共有超過(guò)2萬(wàn)2000次的美國(guó)秘地小地震，然而這些地震的南加成因卻始終如謎。
如今，州持震科終于知道北京外圍（外圍經(jīng)紀(jì)人) 外圍空姐（微信199-7144-9724）高端質(zhì)量，滿意為止在一項(xiàng)分辨率數(shù)一數(shù)二高的群震（swarm）觀察研究中，科學(xué)家的目光集中到一項(xiàng)可能的成因，這個(gè)結(jié)果可望協(xié)助全世界的地質(zhì)學(xué)家能更清楚大小地震背后的物理機(jī)制。 最終，這類研究工作甚至可能改善實(shí)時(shí)的地震監(jiān)測(cè)。
這項(xiàng)分析使用了一種電腦算法，抽絲剝繭地把小地震發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)找出來(lái)，最后做出了一張?bào)@人的圖片，詳細(xì)描繪了群震活動(dòng)沿著蛛網(wǎng)般的斷裂面發(fā)生的情形。 這張關(guān)于群震發(fā)展的詳細(xì)圖片，顯示出這一系列群震是被自然注入斷層系的流體所觸發(fā)。 這項(xiàng)成果暗示了流體可能也對(duì)在世界其他地方測(cè)到的群震有所影響──而使用的這種方法對(duì)改善全球地震分析也證明是有用的。
「這里面的細(xì)節(jié)令人難以置信。 」沒(méi)有參加這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的伊麗莎白. 瓦那科（Elizabeth Vanacore）說(shuō)，她是馬雅圭斯市（Mayagüez）波多黎各大學(xué)（University of Puerto Rico）波多黎各地震網(wǎng)（Puerto Rico Seismic Network）的地震學(xué)家。 「這種研究是最先進(jìn)的，也的確是科學(xué)發(fā)展的方向。 」
找出一群小地震
沿著斷層線的地殼裂隙，曾經(jīng)被認(rèn)為只是簡(jiǎn)單的構(gòu)造，不過(guò)「實(shí)際上斷層帶是非常復(fù)雜的地區(qū)。 」華盛頓大學(xué)（University of Washington）的海洋地震學(xué)家愛(ài)蜜莉. 羅蘭（Emily Roland）說(shuō)，她沒(méi)有參加這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)。 有些斷層還會(huì)彎曲，其它的則在地底交錯(cuò)。 而這項(xiàng)新研究所分析的裂隙則在地底錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起，像迷宮般地延伸好幾公里。
揭露出了這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的群震，直到2017年才被注意到。 當(dāng)時(shí)一封來(lái)自某位好奇市民的電子郵件寄到了南加州地震網(wǎng)（Southern California Seismic Network）的信箱里。 那封郵件是要索取在加州一處人口稀疏地區(qū)所發(fā)生的一連串小地震的信息。
那個(gè)地區(qū)乍看之下沒(méi)有任何特別之處，加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）的地球物理學(xué)家札卡里. 羅斯（Zachary Ross）說(shuō)，他領(lǐng)導(dǎo)了這份6月18日發(fā)表在《科學(xué)》期刊的研究。 該區(qū)域經(jīng)常會(huì)有小地震，離活躍的圣賈辛托（San Jacinto）斷層帶約16公里。 然而在深入挖掘該區(qū)域的地震史后，研究人員了解到電子郵件的作者是想研究某些現(xiàn)象：在密欣印地安保留區(qū)（Mission Indians reservation）的卡維拉帶（Cahuilla Band），從差不多一年前，也就是2016年開(kāi)始出現(xiàn)的一系列沿著它邊緣起伏的小地震。
這種小地震形成的群震明顯不同于那些大地震，后者經(jīng)常遵循一種常見(jiàn)模式：在一個(gè)強(qiáng)烈地震（或是說(shuō)主震）發(fā)生后，后面會(huì)跟著一系列余震。 這些余震的強(qiáng)度和頻率在可預(yù)測(cè)的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)逐漸減少。
群震完全是另一種地質(zhì)怪獸，這種事件的發(fā)展很少有邏輯可言，而且它們有時(shí)候是由數(shù)百到數(shù)千個(gè)強(qiáng)度相近的小型或中型地震組成。 大部分群震是在是在幾小時(shí)、幾天或甚至幾個(gè)月內(nèi)突然出現(xiàn)的許多地震。 在波多黎各群震特別常見(jiàn)，這種地震叢發(fā)的情況往往持續(xù)36到48小時(shí)，瓦那科說(shuō)。
盡管有許多群震都和汩汩作響的火山有關(guān)，但也有其他群震發(fā)生在離任何重大地層活動(dòng)都很遠(yuǎn)的地方。 而這些群震事件造成破壞的可能性不一，從2016年初期持續(xù)到去年的卡維拉群震事件里發(fā)生了大量的地震──但搖晃程度全都非常輕微，在這四年內(nèi)從未造成任何重大傷害。
「它們是怎么開(kāi)始的，以及為什么會(huì)這樣表現(xiàn)仍有爭(zhēng)議。 」沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的加州大學(xué)河濱分校（University of California， Riverside）的地震學(xué)家阿比吉特. 高士（Abhijit Ghosh）說(shuō)。
為了詳細(xì)調(diào)查這些事件，科學(xué)家需要一種方法能從大量的地震資料中，把所有的小地震找出來(lái)。 過(guò)去幾年來(lái)，羅斯和他的同事一直在努力發(fā)展各種利用機(jī)器學(xué)習(xí)的能力來(lái)尋找和監(jiān)測(cè)地震的新方法。 藉由將人類專家標(biāo)示好的地震數(shù)據(jù)輸入給神經(jīng)網(wǎng)路算法，機(jī)器能學(xué)會(huì)從一大堆地震計(jì)輸出的雜亂彎曲線條里辨認(rèn)出小地震來(lái)。
「我們決定放手讓[卡維拉群震]資料集使用這種分析方式。 」羅斯說(shuō)。
地底下的迷宮
這個(gè)團(tuán)隊(duì)得到的成果，對(duì)于卡維拉群震事件如何發(fā)展進(jìn)行了非常復(fù)雜的檢視。 研究人員堆斷有一個(gè)流體──類似水或液態(tài)二氧化碳──儲(chǔ)集層持續(xù)停留在斷層結(jié)構(gòu)之下，這些流體多年來(lái)都被封鎖在斷層系之外，不過(guò)在2016年時(shí)，某種東西破壞了這個(gè)巖石分隔，于是流體就注入斷層內(nèi)，既改變了斷層系的壓力，也滑潤(rùn)了各個(gè)裂隙，進(jìn)而觸發(fā)了這個(gè)群震大約在8公里深處的首次地震。
接下來(lái)的幾個(gè)月里，這個(gè)群震就從那個(gè)狹窄的起點(diǎn)開(kāi)始慢慢地向上和向外移動(dòng)。 一道輻射狀的地震前緣沿著地下巖石破裂面成扇形散開(kāi)──恰好就是流體流散的方式。 有些地震前緣的路徑最終消失了，可能是因?yàn)榱黧w抵達(dá)了裂縫的末端。 其他時(shí)候地震似乎會(huì)停在一個(gè)邊界前面，接著先向兩旁移動(dòng)，然后再回到原來(lái)的軌跡，就像河流繞過(guò)石頭那樣。
2018年8月，在群震開(kāi)始將近3年后，一個(gè)特別堅(jiān)實(shí)的障礙似乎攔下了流體向上的進(jìn)展。 地震先是轉(zhuǎn)了個(gè)彎，最后才找到一條新路徑重新開(kāi)始向表面蔓延。 而流體就是在那時(shí)觸發(fā)了群震中強(qiáng)度最大的一場(chǎng)地震──地震矩（Mw）規(guī)模4.4級(jí)，讓只要是住在上面的人都能感受到地底傳來(lái)的晃動(dòng)。 這個(gè)地震是一股對(duì)斷層系的巨大推力。 」羅斯說(shuō)，在群震消失前的最后一波能量釋放，它引發(fā)了這些小地震中的一個(gè)高峰。
總歸來(lái)說(shuō)，這份研究提供了一幅令人信服的圖像，說(shuō)明在南加州的地底體是如何涌入斷層帶，透過(guò)巖石推動(dòng)了一個(gè)連續(xù)四年的群震。 類似的流體注入過(guò)程也可能造成世上的其他群震，雖然群集地震的發(fā)生很可能具有多重原因。
「每一系列群震、每一個(gè)地殼構(gòu)造區(qū)都有自己的怪癖、自己的特性。 」瓦那科說(shuō)。 例如波多黎各的群震，就是在地表下相當(dāng)深的地方搖晃，而且可能是板塊在沒(méi)入地底時(shí)發(fā)生破裂的結(jié)果。
這份研究同時(shí)也展示了機(jī)器學(xué)習(xí)可以如何協(xié)助地質(zhì)學(xué)家，描繪出地球地下領(lǐng)域的詳細(xì)圖像。 每一個(gè)地震就像是點(diǎn)彩畫(huà)上的一個(gè)彩點(diǎn)，如果只研究那些最大的地震，你只會(huì)看到湊成一堆的零碎斑點(diǎn)，然而當(dāng)我們把小地震填入后，藏在地球上許多裂隙和地震背后的那些復(fù)雜物理，才會(huì)如同一幅完整繪畫(huà)在我們眼前浮現(xiàn)。