文|創(chuàng)瞰巴黎 Ana?s Maréchal
編輯|Meister Xia
一覽：
- 多數(shù)地震發(fā)生在板塊邊緣，由板塊碰撞導(dǎo)致，但也有板塊內(nèi)部發(fā)生的地震，稱為板內(nèi)地震。
- 板內(nèi)地震難以捉摸，地點出乎意料，震級有高有低。
- 板內(nèi)地震最新理論認為，成因可能是一些微小現(xiàn)象，如侵蝕、降雨、冰川融化。
- 要認識板內(nèi)地震并預(yù)測潛在風(fēng)險還需要更多研究支持。
地球表面由多個板塊組成，承載著大洋與大陸。板塊不斷移位、滑動、碰撞、交疊，導(dǎo)致邊界變形，積聚的壓力會沿斷層線突然釋放，發(fā)生地震 [1]。但在板塊內(nèi)部遠離邊界的位置，本該平靜、沒有形變的區(qū)域卻仍有地震。既然無法用傳統(tǒng)板塊構(gòu)造學(xué)說解釋，這些意料之外的地震究竟為什么發(fā)生呢？對此，地震學(xué)家提出了多種理論，包括地表侵蝕、水循環(huán)、冰川融化等。
板內(nèi)地震
遠離板塊邊界的地震叫做板內(nèi)地震。巴黎高等師范學(xué)院地震專家éric Calais指出：“每個大陸都有板內(nèi)地震，但全球只有少數(shù)、零星的記錄?！?017年，博茨瓦納爆發(fā)6.5級地震，地震區(qū)域沒有檢測到板塊運動。1811至1812年，美國密西西比河流域的新馬德里爆發(fā)了四次7級或以上的板內(nèi)地震。中美洲、瑞典北部、法屬圭亞那都發(fā)生過板內(nèi)地震。被認為“不在斷層帶上”的法國本土也發(fā)生過板內(nèi)地震 [2]。
圖片來源：里氏地震震級及等級
2019年羅訥河谷發(fā)生的4.9級地震震驚了科學(xué)界。法國國家科學(xué)研究中心蒙彼利埃地球科學(xué)實驗室研究主任Jean-Fran ois Ritz說：“此前該區(qū)域的地震震級都較低，1962到2018年的39次地震均為3級以下。”這次地震的原因同樣不是斷層運動。羅訥河谷已經(jīng)2000萬年沒有發(fā)生過較大的地震了。
éric Calais解釋道：“板內(nèi)地震可以達到較高的震級，但數(shù)量遠不及板塊邊界的大地震?！弊?974年首次記錄以來，全球只發(fā)生了20次6級或以上的板內(nèi)地震 [3]，更早的只能通過歷史記載或地貌痕跡推斷。éric Calais說：“板內(nèi)地震另一個特點是頻率低。板塊邊界位置上，同樣震級的地震發(fā)生頻率更高。比如加利福尼亞幾百年就有一次。”但板內(nèi)地震不會如此頻發(fā)，有些所在的斷層帶已經(jīng)沉睡了幾百萬年。
認識地震，保護人類
了解板內(nèi)地震很重要。有些板內(nèi)地震震級可達到中至高級，破壞性強，震源淺，且所在區(qū)域的民眾往往缺乏準備。羅訥河谷地震震中方圓20公里內(nèi)就有兩個核電站，震源深度僅1公里 [4]，破壞了900幢建筑，3人受傷，造成幾百萬歐元的經(jīng)濟損失。
法國的分區(qū)制建筑標準規(guī)定了建筑抗震級別，但該標準所參照的國家地震災(zāi)害地圖沒有包含羅訥河谷等預(yù)測之外的地區(qū)。éric Calais說：“最近幾年，科學(xué)界認識到板內(nèi)地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災(zāi)害計算方法無法估算其風(fēng)險?！?/p>
“板內(nèi)地震會發(fā)生在意想不到的地區(qū)，基于板塊模型的傳統(tǒng)災(zāi)害計算方法無法估算其風(fēng)險?！?/p>
板內(nèi)地震影響大，因此相關(guān)研究較多。一份由多名法國科學(xué)家聯(lián)名撰寫的報告指出：“學(xué)界不能形成統(tǒng)一意見，導(dǎo)致無法對地震活動及相關(guān)災(zāi)害明確分類。過去很長時間里，科學(xué)界認為板塊活動是地震的唯一原因。其實板塊內(nèi)部也會有輕微形變，但頻次太低無法測量[5]?！?/p>
現(xiàn)象小，后果大
如今有學(xué)者提出了新的解釋：板內(nèi)地震是由地質(zhì)學(xué)意義上短暫（數(shù)百至數(shù)千年）、微小的地質(zhì)活動造成的 [6]，如雨水在水循環(huán)的作用下滲透地表，或者幾千公里深處的地幔氣體液體上升到板塊所在處，增加了巖石壓力。2017年的博茨瓦納地震就是一個例子 [7]。
冰川融化與地表侵蝕也可能因減輕了地表重量，導(dǎo)致板塊小幅反彈，觸發(fā)板內(nèi)地震。有人認為最后一個大冰期末尾階段（1.2萬年前）的冰川融化導(dǎo)致了羅訥河谷地震 [8]。據(jù)Jean-Fran ois Ritz介紹：“羅訥河谷地震專家報告提出，可能是因為震源附近采石場的開采活動使地殼變輕 [9]?！?/p>
éric Calais補充道：“新理論強調(diào)微小地質(zhì)活動的作用，但它們不是唯一的因素。地震所需的板塊壓力需要上百萬年的積累，微小地質(zhì)活動只不過是導(dǎo)火索。”沒有導(dǎo)火索，單憑壓力不會引發(fā)地震。在幾百萬甚至幾千萬年的時間跨度中，板塊活動有起有伏：有的板塊會扭轉(zhuǎn)方向，有的會斷裂，有的會趨于平穩(wěn)，種種形變導(dǎo)致板塊上形成一個個壓力源。Jean-Fran ois Ritz說：“我們觀察了引發(fā)羅訥河谷地震的斷層，發(fā)現(xiàn)冰川融化或地表侵蝕也會導(dǎo)致有規(guī)律的地震，但時間間隔長達1萬年 [10]?！?/p>
板內(nèi)地震很少，所以難量化。研究人員只能通過數(shù)字模擬再現(xiàn)，且判斷每種現(xiàn)象（板塊、地表侵蝕、水循環(huán)等）起到的作用大小也不容易。éric Calais說：“這些特殊地震可能在一個地方只發(fā)生一次，潛在風(fēng)險計算很復(fù)雜。學(xué)者缺乏評估潛在板內(nèi)地震的客觀指標?！?/p>
羅訥河谷過往地震痕跡的搜尋工作仍在進行。Jean-Fran ois Ritz斷定：“此次地震所在的斷層可能會沉寂很久，但區(qū)域內(nèi)還有其他斷層。未來幾年內(nèi)，我們會開展區(qū)域地震災(zāi)害評估，用更多研究和觀察檢驗我們的觀點！”
參考資料：
1. Hiroo Kanamori and Emily E Brodsky 2004, The physics of earthquakes, Rep. Prog. Phys. 67 1429
2. Ritz, J F., et al, 2021, New perspectives in studying active faults in metropolitan France ;the “Active faults France” (FACT/ATS) research axis from the Resif-Epos consortium, dans Seismicity in France, Comptes Rendus Géoscience, Volume 353, issue S1, p.381–412
3. Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, S., Liu, M., and Craig, T. J. (2016), A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors, Geophys. Res. Lett., 43, 10,621–10,637, doi:10.1002/2016GL070815.
4. Delouis B., et al., (2021), Constraining the point source parameters of the 11 November 2019 Mw4.9 Le Teil earthquake using multiple relocation approaches, first motion and full waveform inversions, CR Géosciences, ISSN (electronic) : 1778–7025
5. Mazzotti, S., et al., 2020, Processes and deformation rates generating seismicity in metropolitan France and conterminous Western Europe, BSGF Earth Sciences Bulletin, 191, 19.
6. Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, S., Liu, M., and Craig, T. J. (2016), A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors, Geophys. Res. Lett., 43, 10,621– 10,637, doi:10.1002/2016GL070815.
7. Gardonio, B., Jolivet, R., Calais, E., & Leclère, H. (2018). The April 2017 Mw6.5 Botswana earthquake: An intraplate event triggered by deep fluids. Geophysical Research Letters, 45, 8886– 8896. https://doi.org/10.1029/2018GL078297
8. Ritz, JF., Baize, S., Ferry, M. et al. Surface rupture and shallow fault reactivation during the 2019 Mw 4.9 Le Teil earthquake, France. Commun Earth Environ 1, 10 (2020). https://doi.org/10.1038/s43247-020 0012 z
9. Delouis B., et al., Rapport d’évaluation du groupe de travail (GT) CNRS-INSU sur le séisme du Teil du 11 novembre 2019 et ses causes possibles. Rapport d’expertise CNRS, 11 Décembre 2019
10. Ritz J F, et al., The 2019 Le Teil surface-rupturing earthquake along the La Rouvière Fault within the Cévennes fault system (France): What does paleoseismology reveal. Journées AGAP, March 2022, Numéro spécial de la collection E3S Web of Conferences – Journées Scientifiques AGAP Qualité 2022, publié par EDP Sciences (proceeding 04001).