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(diǎn)出乎意料，震級(jí)有高有低。
- 板內(nèi)地震最新理論認(rèn)為，成因可能是一些微小現(xiàn)象，如侵蝕、降雨、冰川融化。
- 要認(rèn)識(shí)板內(nèi)地震并預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)還需要更多研究支持。
地球表面由多個(gè)板塊組成，承載著大洋與大陸。板塊不斷移位、滑動(dòng)、碰撞、交疊，導(dǎo)致邊界變形，積聚的壓力會(huì)沿?cái)鄬泳€突然釋放，發(fā)生地震 [1]。但在板塊內(nèi)部遠(yuǎn)離邊界的位置，本該平靜、沒(méi)有形變的區(qū)域卻仍有地震。既然無(wú)法用傳統(tǒng)板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)解釋，這些意料之外的地震究竟為什么發(fā)生呢？對(duì)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(yuǎn)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(gè)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(jí)地震，地震區(qū)域沒(méi)有檢測(cè)到板塊運(yùn)動(dòng)。1811至1812年，美國(guó)密西西比河流域的新馬德里爆發(fā)了四次7級(jí)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(guò)板內(nèi)地震。被認(rèn)為“不在斷層帶上”的法國(guó)本土也發(fā)生過(guò)板內(nèi)地震 [2]。
圖片來(lái)源：里氏地震震級(jí)及等級(jí)
2019年羅訥河谷發(fā)生的4.9級(jí)地震震驚了科學(xué)界。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心蒙彼利埃地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究主任Jean-Fran ois Ritz說(shuō)：“此前該區(qū)域的地震震級(jí)都較低，1962到2018年的39次地震均為3級(jí)以下?！边@次地震的原因同樣不是斷層運(yùn)動(dòng)。羅訥河谷已經(jīng)2000萬(wàn)年沒(méi)有發(fā)生過(guò)較大的地震了。
éric Calais解釋道：“板內(nèi)地震可以達(dá)到較高的震級(jí)，但數(shù)量遠(yuǎn)不及板塊邊界的大地震?！弊?974年首次記錄以來(lái)，全球只發(fā)生了20次6級(jí)或以上的板內(nèi)地震 [3]，更早的只能通過(guò)歷史記載或地貌痕跡推斷。éric Calais說(shuō)：“板內(nèi)地震另一個(gè)特點(diǎn)是頻率低。板塊邊界位置上，同樣震級(jí)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(huì)如此頻發(fā)，有些所在的斷層帶已經(jīng)沉睡了幾百萬(wàn)年。
認(rèn)識(shí)地震，保護(hù)人類
了解板內(nèi)地震很重要。有些板內(nèi)地震震級(jí)可達(dá)到中至高級(jí)，破壞性強(qiáng)，震源淺，且所在區(qū)域的民眾往往缺乏準(zhǔn)備。羅訥河谷地震震中方圓20公里內(nèi)就有兩個(gè)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(wàn)歐元的經(jīng)濟(jì)損失。
法國(guó)的分區(qū)制建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑抗震級(jí)別，但該標(biāo)準(zhǔn)所參照的國(guó)家地震災(zāi)害地圖沒(méi)有包含羅訥河谷等預(yù)測(cè)之外的地區(qū)。éric Calais說(shuō)：“最近幾年，科學(xué)界認(rèn)識(shí)到板內(nèi)地震會(huì)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(jì)算方法無(wú)法估算其風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>
“板內(nèi)地震會(huì)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(jì)算方法無(wú)法估算其風(fēng)險(xiǎn)?！?/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(guó)科學(xué)家聯(lián)名撰寫的報(bào)告指出：“學(xué)界不能形成統(tǒng)一意見，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)地震活動(dòng)及相關(guān)災(zāi)害明確分類。過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間里，科學(xué)界認(rèn)為板塊活動(dòng)是地震的唯一原因。其實(shí)板塊內(nèi)部也會(huì)有輕微形變，但頻次太低無(wú)法測(cè)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(dòng)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(gè)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(rèn)為最后一個(gè)大冰期末尾階段（1.2萬(wàn)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(bào)告提出，可能是因?yàn)檎鹪锤浇墒瘓?chǎng)的開采活動(dòng)使地殼變輕 [9]。”
éric Calais補(bǔ)充道：“新理論強(qiáng)調(diào)微小地質(zhì)活動(dòng)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(wàn)年的積累，微小地質(zhì)活動(dòng)只不過(guò)是導(dǎo)火索?！睕](méi)有導(dǎo)火索，單憑壓力不會(huì)引發(fā)地震。在幾百萬(wàn)甚至幾千萬(wàn)年的時(shí)間跨度中，板塊活動(dòng)有起有伏：有的板塊會(huì)扭轉(zhuǎn)方向，有的會(huì)斷裂，有的會(huì)趨于平穩(wěn)，種種形變導(dǎo)致板塊上形成一個(gè)個(gè)壓力源。Jean-Fran ois Ritz說(shuō)：“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(huì)導(dǎo)致有規(guī)律的地震，但時(shí)間間隔長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)年 [10]?！?/p>
板內(nèi)地震很少，所以難量化。研究人員只能通過(guò)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(shuō)：“這些特殊地震可能在一個(gè)地方只發(fā)生一次，潛在風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算很復(fù)雜。學(xué)者缺乏評(píng)估潛在板內(nèi)地震的客觀指標(biāo)?！?/p>
羅訥河谷過(guò)往地震痕跡的搜尋工作仍在進(jìn)行。Jean-Fran ois Ritz斷定：“此次地震所在的斷層可能會(huì)沉寂很久，但區(qū)域內(nèi)還有其他斷層。未來(lái)幾年內(nèi)，我們會(huì)開展區(qū)域地震災(zāi)害評(píng)估，用更多研究和觀察檢驗(yàn)我們的觀點(diǎn)！”
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).