震后地表受破壞最大位置不一定是震中
■本報記者 李思輝 實習(xí)生 謝午陽 田珺
在地震報道中，“震源深度”“震中位置”等字眼經(jīng)常出現(xiàn)。震源是指地球內(nèi)部巖層發(fā)生地震的地方，震中即震源上方正對著的地面，從震源到地表的垂直距離就是震源深度。通常情況下人們認為，地震發(fā)生后，相較于其他區(qū)域，震中會受到最大程度的破壞。
然而，中外科學(xué)家通過對研究區(qū)域內(nèi)發(fā)生的地震開展震后地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)地震形成的地表最大破壞位置不一定在震中。1月19日，《科學(xué)》在線發(fā)表了這項由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）科研人員領(lǐng)銜的最新研究。
“這是一次非常及時、完整且高精度的震后地表記錄，我們的結(jié)論可能對傳統(tǒng)觀點提出了挑戰(zhàn)。”論文通訊作者、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授蒂姆·科斯基（Timothy Kusky）告訴《中國科學(xué)報》。
深入震區(qū)獲得新發(fā)現(xiàn)
蒂姆·科斯基團隊主要從事全球大地構(gòu)造領(lǐng)域的研究。該領(lǐng)域研究對系統(tǒng)理解多圈層地質(zhì)過程演化、宜居地球、地質(zhì)災(zāi)害和礦產(chǎn)資源的分布有重要作用。自2009年全職加入中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）以來，這位美國學(xué)者帶領(lǐng)團隊里的中國青年學(xué)者和學(xué)生，從堅硬的巖石中挖掘地球早期古板塊構(gòu)造的奧秘。
“板塊的構(gòu)造運動可以形成豐富的礦產(chǎn)資源，同時也會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。”蒂姆·科斯基說，“‘好事’和‘壞事’都會在板塊邊界發(fā)生，它是一把‘雙刃劍’。”
蒂姆·科斯基團隊自2017年開始在位于地震多發(fā)帶的土耳其開展新構(gòu)造和大地構(gòu)造演化研究。當?shù)貢r間2023年2月6日凌晨，土耳其東部發(fā)生7.8級地震，9小時后，發(fā)生7.5級的第二次地震。相關(guān)資料顯示，土耳其此次發(fā)生的“雙震”是該地區(qū)本世紀以來破壞性最大的地震事件。
首震發(fā)生10天后，團隊成員、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）博士生孟建南就前往震區(qū)開展震后地質(zhì)調(diào)查。在現(xiàn)場，他對該次地震事件造成死海斷層、東安納托利亞斷層的地表位移進行系統(tǒng)實地測量，并選取代表性區(qū)域，對地震導(dǎo)致的地表破裂進行厘米級的無人機填圖，并以數(shù)字地圖的形式將其永久保存。
“我們通過無人機航拍進行現(xiàn)場考察，并做了詳細測量和建模處理。”論文第一作者孟建南告訴《中國科學(xué)報》，“相較于衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這項研究的精度達到了厘米級，是非常及時、高精度的震后地表記錄。”
團隊研究發(fā)現(xiàn)，本次地震事件中，地表破壞最大的位置距離震中47.5公里，而地震震中位置未見顯著的地表破裂，地震活動與地表破壞程度并非簡單的距離關(guān)系。這與此前普遍認為的“震中為地表破壞最大位置”的觀點不同。
頂住壓力進行實地考察
這不是孟建南第一次去土耳其。此前，他在土耳其接受過聯(lián)合培養(yǎng)，也多次前往相關(guān)區(qū)域進行實地考察，其讀博期間的研究數(shù)據(jù)也大多在土耳其收集。
但是，這一次不確定因素多了不少。由于震后現(xiàn)場比較混亂，土耳其方的合作者并不建議馬上趕過去。“做地質(zhì)研究，實地考察是必不可少的。我的想法是，這是我研究區(qū)域里發(fā)生的大事，雖然有一定風(fēng)險，但還是應(yīng)該去看一看。”孟建南說。
“當時也糾結(jié)了一下。”論文共同作者、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授王璐說，“我們聯(lián)系了在現(xiàn)場的中國救援隊負責(zé)人，通過各種渠道了解當?shù)氐那闆r，要為學(xué)生的安全負責(zé)。”
在充分考慮安全、多次討論之后，孟建南出發(fā)了。他帶著航拍無人機，搭乘國際航班，經(jīng)土耳其伊斯坦布爾轉(zhuǎn)機，飛抵震區(qū)附近的加濟安泰普。
到達震區(qū)后，眼前的景象讓孟建南震驚。在他拍攝的一幅幅高清航拍圖上可以看到，地表像是被撕開了一條條大口子，住宅區(qū)破碎倒塌，公路、農(nóng)田“錯位”，到處是賑災(zāi)的帳篷……
在這樣的條件下，孟建南開始了為期一個月的實地考察。
《科學(xué)》編輯主動增加版面
他利用無人機記錄當?shù)氐乇沓霈F(xiàn)的破裂，以便后期判斷板塊運動方向；測量斷層造成的地表位移，并將收集到的數(shù)據(jù)進行建模處理，以便后續(xù)制作數(shù)字填圖。
“這些都是很寶貴的痕跡，但它們不容易被保存。”孟建南說。事后證明，團隊當時的選擇是正確的。在孟建南離開震區(qū)不久，當?shù)鼐桶l(fā)洪水了，地表這些信息被沖刷殆盡。
好在團隊將它們完整記錄了下來。“這些資料會作為論文的補充材料一并共享。”蒂姆·科斯基告訴記者，由于此次及時、高精度的震后地表記錄十分寶貴，因此《科學(xué)》編輯非常欣賞，主動聯(lián)系團隊提出為這項研究增加刊發(fā)版面，將版面從原來的4個擴充到12個。
為做研究甘愿延遲畢業(yè)
全球大地構(gòu)造是學(xué)科交叉型綜合學(xué)科，曾是國內(nèi)高校基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)科之一。2013年，蒂姆·科斯基著手創(chuàng)立中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）全球大地構(gòu)造中心，帶領(lǐng)師生開展跨學(xué)科交叉和國際合作研究，將大量時間與精力投入到野外考察和對中國學(xué)生的指導(dǎo)中。
蒂姆·科斯基認為，野外工作是地質(zhì)工作者獲取第一手數(shù)據(jù)最重要的環(huán)節(jié)。在野外實習(xí)和科考途中，團隊師生也歷經(jīng)了各種挑戰(zhàn)。
孟建南就深受影響。按原計劃，他將在2023年夏季畢業(yè)。當年2月土耳其地震發(fā)生時，他正在準備畢業(yè)論文。如果前往震區(qū)，勢必會影響畢業(yè)論文以及后續(xù)相關(guān)事項的進度。
“我們討論過這個問題。地震這個事情這么大，延期畢業(yè)就延期畢業(yè)吧，畢竟這是我的工作，我想在博士階段把它完成。”孟建南說。
這也不是他第一次提到“延期畢業(yè)”。2017年，孟建南聯(lián)系王璐，希望王璐指導(dǎo)自己博士階段的學(xué)習(xí)。因為研究背景及方向的差別，王璐將孟建南推薦給團隊“大拿”蒂姆·科斯基。“小孟很打動我的一點是他的內(nèi)驅(qū)力。”王璐回憶說，“當年他進辦公室說的第一句話，就是即便推遲畢業(yè)，也愿意花更多時間補上地質(zhì)知識的缺口。”
讓人類更好適應(yīng)地球
為何執(zhí)意冒險去災(zāi)區(qū)？孟建南說，他此次研究的土耳其東部大地震是該地區(qū)本世紀以來破壞性最大的地震事件，造成了慘重的人員傷亡。而在中國的兩次大地震——唐山地震、汶川地震中，我們同樣付出了慘重的代價。如果人們對地震、對地球的認識更深入一些，掌握的規(guī)律更準確一些，也許就能減少更多的傷亡。
地震為什么形成？大尺度的地球深部地質(zhì)過程與小尺度的近地表地質(zhì)過程是如何關(guān)聯(lián)的？全球大地構(gòu)造或許能給出答案。
中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）湖北巴東地質(zhì)災(zāi)害國家野外科學(xué)觀測研究站教授熊承仁表示，包括蒂姆·科斯基在內(nèi)的很多大地構(gòu)造學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家都在積極開展這方面的探索。蒂姆·科斯基提出了地球板塊構(gòu)造樣式深時演化模型，并成功將板塊構(gòu)造理論的新認識、新發(fā)展運用到礦產(chǎn)和水資源地質(zhì)勘探、地質(zhì)災(zāi)害形成機理的研究中，此次研究便是其中之一。
熊承仁告訴記者，關(guān)于地震的成因、過程以及預(yù)防還需要更多研究。“震中到底是不是地表破壞最嚴重的位置”“一次地震中最大地表變形出現(xiàn)在何處”等問題在學(xué)界仍存在爭議，但觀點不同并不妨礙各國科學(xué)家開展合作研究或分頭進行探索，努力探究真相。
“研究地震就是為了讓人類了解我們所居住的這顆藍色星球并更加適應(yīng)它，減少因地震導(dǎo)致的家破人亡、流離失所。”蒂姆·科斯基說。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adj3770
《中國科學(xué)報》 (2024-01-19 第1版 要聞)本文鏈接：http://www.albanygandhi.com/news-2-42-0.html震后地表受破壞最大位置不一定是震中
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