作者:李思辉,谢午阳,田珺 来源:中国科学报 发布时间:2024/1/19 7:29:38
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科研人员深入震区开展地质调查, 研究结论挑战传统观点——
震后地表受破坏最大位置不一定是震中

 

■本报记者 李思辉 实习生 谢午阳 田珺

在地震报道中,“震源深度”“震中位置”等字眼经常出现。震源是指地球内部岩层发生地震的地方,震中即震源上方正对着的地面,从震源到地表的垂直距离就是震源深度。通常情况下人们认为,地震发生后,相较于其他区域,震中会受到最大程度的破坏。

然而,中外科学家通过对研究区域内发生的地震开展震后地质调查,发现地震形成的地表最大破坏位置不一定在震中。1月19日,《科学》在线发表了这项由中国地质大学(武汉)科研人员领衔的最新研究。

“这是一次非常及时、完整且高精度的震后地表记录,我们的结论可能对传统观点提出了挑战。”论文通讯作者、中国地质大学(武汉)教授蒂姆·科斯基(Timothy Kusky)告诉《中国科学报》。

深入震区获得新发现

蒂姆·科斯基团队主要从事全球大地构造领域的研究。该领域研究对系统理解多圈层地质过程演化、宜居地球、地质灾害和矿产资源的分布有重要作用。自2009年全职加入中国地质大学(武汉)以来,这位美国学者带领团队里的中国青年学者和学生,从坚硬的岩石中挖掘地球早期古板块构造的奥秘。

“板块的构造运动可以形成丰富的矿产资源,同时也会引发地质灾害。”蒂姆·科斯基说,“‘好事’和‘坏事’都会在板块边界发生,它是一把‘双刃剑’。”

蒂姆·科斯基团队自2017年开始在位于地震多发带的土耳其开展新构造和大地构造演化研究。当地时间2023年2月6日凌晨,土耳其东部发生7.8级地震,9小时后,发生7.5级的第二次地震。相关资料显示,土耳其此次发生的“双震”是该地区本世纪以来破坏性最大的地震事件。

首震发生10天后,团队成员、中国地质大学(武汉)博士生孟建南就前往震区开展震后地质调查。在现场,他对该次地震事件造成死海断层、东安纳托利亚断层的地表位移进行系统实地测量,并选取代表性区域,对地震导致的地表破裂进行厘米级的无人机填图,并以数字地图的形式将其永久保存。

“我们通过无人机航拍进行现场考察,并做了详细测量和建模处理。”论文第一作者孟建南告诉《中国科学报》,“相较于卫星数据,这项研究的精度达到了厘米级,是非常及时、高精度的震后地表记录。”

团队研究发现,本次地震事件中,地表破坏最大的位置距离震中47.5公里,而地震震中位置未见显著的地表破裂,地震活动与地表破坏程度并非简单的距离关系。这与此前普遍认为的“震中为地表破坏最大位置”的观点不同。

顶住压力进行实地考察

这不是孟建南第一次去土耳其。此前,他在土耳其接受过联合培养,也多次前往相关区域进行实地考察,其读博期间的研究数据也大多在土耳其收集。

但是,这一次不确定因素多了不少。由于震后现场比较混乱,土耳其方的合作者并不建议马上赶过去。“做地质研究,实地考察是必不可少的。我的想法是,这是我研究区域里发生的大事,虽然有一定风险,但还是应该去看一看。”孟建南说。

“当时也纠结了一下。”论文共同作者、中国地质大学(武汉)教授王璐说,“我们联系了在现场的中国救援队负责人,通过各种渠道了解当地的情况,要为学生的安全负责。”

在充分考虑安全、多次讨论之后,孟建南出发了。他带着航拍无人机,搭乘国际航班,经土耳其伊斯坦布尔转机,飞抵震区附近的加济安泰普。

到达震区后,眼前的景象让孟建南震惊。在他拍摄的一幅幅高清航拍图上可以看到,地表像是被撕开了一条条大口子,住宅区破碎倒塌,公路、农田“错位”,到处是赈灾的帐篷……

在这样的条件下,孟建南开始了为期一个月的实地考察。

《科学》编辑主动增加版面

他利用无人机记录当地地表出现的破裂,以便后期判断板块运动方向;测量断层造成的地表位移,并将收集到的数据进行建模处理,以便后续制作数字填图。

“这些都是很宝贵的痕迹,但它们不容易被保存。”孟建南说。事后证明,团队当时的选择是正确的。在孟建南离开震区不久,当地就发洪水了,地表这些信息被冲刷殆尽。

好在团队将它们完整记录了下来。“这些资料会作为论文的补充材料一并共享。”蒂姆·科斯基告诉记者,由于此次及时、高精度的震后地表记录十分宝贵,因此《科学》编辑非常欣赏,主动联系团队提出为这项研究增加刊发版面,将版面从原来的4个扩充到12个。

为做研究甘愿延迟毕业

全球大地构造是学科交叉型综合学科,曾是国内高校基础较为薄弱的学科之一。2013年,蒂姆·科斯基着手创立中国地质大学(武汉)全球大地构造中心,带领师生开展跨学科交叉和国际合作研究,将大量时间与精力投入到野外考察和对中国学生的指导中。

蒂姆·科斯基认为,野外工作是地质工作者获取第一手数据最重要的环节。在野外实习和科考途中,团队师生也历经了各种挑战。

孟建南就深受影响。按原计划,他将在2023年夏季毕业。当年2月土耳其地震发生时,他正在准备毕业论文。如果前往震区,势必会影响毕业论文以及后续相关事项的进度。

“我们讨论过这个问题。地震这个事情这么大,延期毕业就延期毕业吧,毕竟这是我的工作,我想在博士阶段把它完成。”孟建南说。

这也不是他第一次提到“延期毕业”。2017年,孟建南联系王璐,希望王璐指导自己博士阶段的学习。因为研究背景及方向的差别,王璐将孟建南推荐给团队“大拿”蒂姆·科斯基。“小孟很打动我的一点是他的内驱力。”王璐回忆说,“当年他进办公室说的第一句话,就是即便推迟毕业,也愿意花更多时间补上地质知识的缺口。”

让人类更好适应地球

为何执意冒险去灾区?孟建南说,他此次研究的土耳其东部大地震是该地区本世纪以来破坏性最大的地震事件,造成了惨重的人员伤亡。而在中国的两次大地震——唐山地震、汶川地震中,我们同样付出了惨重的代价。如果人们对地震、对地球的认识更深入一些,掌握的规律更准确一些,也许就能减少更多的伤亡。

地震为什么形成?大尺度的地球深部地质过程与小尺度的近地表地质过程是如何关联的?全球大地构造或许能给出答案。

中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站教授熊承仁表示,包括蒂姆·科斯基在内的很多大地构造学领域科学家都在积极开展这方面的探索。蒂姆·科斯基提出了地球板块构造样式深时演化模型,并成功将板块构造理论的新认识、新发展运用到矿产和水资源地质勘探、地质灾害形成机理的研究中,此次研究便是其中之一。

熊承仁告诉记者,关于地震的成因、过程以及预防还需要更多研究。“震中到底是不是地表破坏最严重的位置”“一次地震中最大地表变形出现在何处”等问题在学界仍存在争议,但观点不同并不妨碍各国科学家开展合作研究或分头进行探索,努力探究真相。

“研究地震就是为了让人类了解我们所居住的这颗蓝色星球并更加适应它,减少因地震导致的家破人亡、流离失所。”蒂姆·科斯基说。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.adj3770

《中国科学报》 (2024-01-19 第1版 要闻)
 
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