全球地震分析寻找难以捉摸的前震信号

难以捉摸的前震信号"/>

全球地震分析寻找难以捉摸的前震信号

发现前震的本质可以帮助地震学家预测大地震。

2019 年里奇克莱斯特地震序列使南加州沙漠​​的道路发生偏移。图片来源：Ken Hudnut/USGS 

小地震是否预示着大地震是地震学中长期存在的问题。

简而言之，答案是，有时他们会这样做。这是根据对全球地震活动的新分析得出的。

目前还无法确定地震可能发生的时间和地点，但大致了解地震即将发生的地点可能会挽救无数生命；即使是几个小时的警告也可能被证明是非常有价值的。

一些大地震之前会发生一系列较小的地震，通常称为前震。然而，迄今为止，它们只是在发生了更大的事件之后才被确认。多年来，科学家们一直希望在这些前兆发生时发现它们，这可能有助于他们预测地震。

 “在某种程度上，几乎任何地震都会引发多次与之相关的地震。”

这项新研究评估了世界各地多年的地震数据，以找出前震和主震的统计模式。

一些研究人员认为，前震的特性存在微小但明显的差异，这些差异可能会发出更大地震的警告，例如地震序列中 能量释放的模式和地震震级的分布。

研究合著者、加州大学圣克鲁斯分校地震学家索恩· 雷 (Thorne Lay)表示：“在某种程度上，几乎任何地震都会引发多次地震。” “如果有一些独特的过程或事件的独特特征最终发生在最大的事件之前，那就太神奇了。”

但其他研究认为这些前震指标并不真实，或者即使是真实的，也没有足够的用处。仅根据地震与较大地震（称为主震）的关联，将地震定义为前震。前震是指主震之前发生的一切。

“前震是一个非常模糊的术语，”内华达大学里诺分校内华达地震实验室的地震学家 丹尼尔·特鲁格曼（Daniel Trugman）说，他没有参与这项研究。“它本身并没有太多意义。”

使前部免受冲击

为了使前震发挥作用，地震学家需要可靠的物理或统计信号来区分前震和主震。为此，他们需要有关前震何时发生及其外观的更好数据。为此，雷和他的同事应用了三种不同的算法，自动检测美国地质调查局全球地震目录中的地震群，以从其他地震中挑选出前震。研究人员以他们 早期的工作为基础，建立了八个区域地震目录。

在《地震学研究快报》上发表的这项 新研究中，研究人员只关注了 5.0 级以上的地震，并且只考虑了 7.0 级以上的主震，由于全球地震记录的全面性不同，这一界限是必要的。雷说，使用三种不同的聚类算法可以让他们识别一种特定方法中的任何偏差。

研究人员发现，他们分析的地震中有 15% 到 43% 都有可识别的前震。雷说，重要的是，尽管这三种算法给出了不同的数字，但它们的结果往往彼此一致。

 “这实际上是一个统计意义与实际意义的问题。”

研究人员还发现一些迹象，表明某些断层可能比其他断层更容易发生前震，这对于潜在 地震预报来说是有用的信息。由构造板块挤压引起的地震比由板块相互滑动引起的地震更有可能发生前震，而且西太平洋的地震比东太平洋的地震有更多的前震。

“这说明这些序列中发生了一些有用的事情，”雷说。

不过，这些差异大约是几个百分点，对于地震预报来说可能太小了。

“这实际上是一个统计意义与实际意义的问题，”特鲁格曼说。

事实上，雷指出，与他刚开始研究前震时相比，他现在对前震对于地震预报的有用性不再那么乐观了。

“这是一个令人沮丧的困难问题，”他说。

寻求突破？

尽管如此，蓝色海岸大学的地震学家 马丁·范登恩德认为，这种研究是有用的。更多的观测可以帮助科学家辨别前震的模式（如果存在的话），并且梳理出区域差异对于了解不同环境下的前震也很重要。

“我认为潜力巨大，但由于我们很少看到这些非常清晰、美丽的序列，因此很难以非常有针对性的方式查看数据，”他说。

特鲁格曼还指出，雷和他的合著者以某种方式限制了他们的数据集，这使得寻找模式变得更加困难。它们不包括地震群或包含两次震级非常接近的主震的序列。他说，这些事件可能会对前震有更多的了解。

也有可能许多前震太小，科学家无法可靠地捕捉到。特鲁格曼在 2019 年与人合着的一篇 论文认为，将 2.0 级或 3.0 级的地震纳入其中会大大增加前震的发生范围，尽管 其他人不同意。

有了更多更好的数据，前震可能成为地震学家长期以来一直在寻找的地震前兆信号。但目前，科学家们只能猜测一次特定的地震是否代表真正的前震，或者只是一个孤立的事件。

“区分这些需要一些我们尚不具备的新信息，”雷说。