斷層的熱條紋和塌陷可能會改變地震危險性評估

一個多世紀以來，地震學的指導原則一直是，地震按照“地震周期”以半規(guī)則間隔重復發(fā)生。在該模型中，沿鎖定斷層逐漸積累的應變在大地震中被完全釋放。但是，最近，地震學家已經意識到地震通常發(fā)生在被間隙隔開的星團中，一個研究小組現在認為，震顫復發(fā)的可能性取決于星團是否正在進行或結束。

在2019年9月23日星期一，在鳳凰城舉行的GSA年會上，西北大學地質科學指導教授塞斯·斯坦(Seth Stein)將提出一種新模型，他和他的合著者相信，該模型可以更好地解釋“超級循環(huán)”的復雜性在長期地震記錄中已經觀察到。斯坦因說：“考慮到這一點的一種方法是，斷層具有熱條紋-地震群-以及坍塌-地震縫隙-就像運動隊一樣。”

斯坦因解釋說，在傳統的地震周期概念中，大地震的可能性僅取決于自最近一次大地震使系統復位以來所經過的時間。他說，在這種簡單情況下，故障只有“短期記憶”。

斯坦說：“唯一重要的是上一次大地震發(fā)生的時間。每次發(fā)生大事件時，時鐘都會重置。”

但他認為，這種模式是不現實的。斯坦說：“我們永遠不會根據運動隊在上一場比賽中的表現來預測他們的表現。” “本賽季剩下的時間可能會有用得多。”

地質學家有時會在古地震記錄中看到地震周期模型無法解釋的長期模式。斯坦因說，在這些情況下，“在一次大地震之后，并不是所有累積的應變都被釋放了，因此這些系統具有我們所謂的“長期記憶”。

為了了解具有長期故障記憶的系統的運行方式，研究人員從50,000年的古地震記錄中采樣了1300年的窗口(這是地質學家可能合理地擁有記錄的一段時間)。結果表明，地震復發(fā)間隔看起來非常不同，這取決于科學家檢查了1300年的窗口。

斯坦因說，由于涉及到隨機元素，因此當遞歸間隔看起來是周期性的時，有時會出現窗口，而當它們看起來成簇時，則存在窗口。他說：“但斷層并沒有改變其性質。” 最終，該模型預測地震將釋放出大量累積的應變，這時系統將重置并且斷層的“條紋”將結束。

根據此長期故障記憶模型，地震發(fā)生的可能性由存儲在斷層上的應變控制。這取決于兩個參數：沿著斷層的應變累積速率，以及每次大地震后釋放出多少應變。斯坦因說：“通常的地震周期模型假設只有最后一次地震才重要，而在新模型中，較早的地震會產生影響，而這段歷史會影響未來發(fā)生地震的可能性。” 他說，大地震發(fā)生后，仍然還有很多應變，因此斷層將處于高溫狀態(tài)。但是，最終，大部分應變被釋放，斷層陷落。

斯坦因說，最終，地震危險取決于斷層是坍塌還是條痕。他說：“根據您做出的那些假設，您可以使地震發(fā)生的概率更高或更低。”

地震學家還沒有提出一種令人信服的方法來確定一個故障是否存在或不存在。結果，斯坦因說：“對地震可能性的估計中存在的不確定性比人們一直想承認的要大得多。”