一次有意义的地震预测必须要明确地震发生的预期时间、位置与震级,而一次短期地震预测(即在主震发生前几分钟到几个月做出的预测)是必须要建立在有可观测到前兆的基础上的。而这一基础之一则是发现可能的断层运动,这一运动能够帮助科学家们预测到即将发生的地震的时间、地点以及震级。美国加州大学伯克利分校伯克利分校伯克利地震实验室的Roland Bürgmann教授于7月20日在《科学》杂志上发表了这一成果。
为了通过各种前兆来预测地震,科学家们一直试图通过分析已发生过的地震找到一定的规律,这种回顾性的研究有着悠久的历史。在上世纪70年代,有人乐观地认为通过改进地球物理观测,应该可以观测到可靠的地震前兆,但这种乐观情绪在随后的几十年逐渐减弱。在1975年中国海城地震之前官方发布的大地震预测主要基于对数百次小地震的观测。即便如此,运气在这一方面也发挥了重要作用。尽管如此,许多地震之前都有前兆,21世纪一些最大的地震,包括2011年日本海沟附近的9级东北隐性地震,都伴随着不同大小和持续时间的缓慢断层滑坡事件。也就是说,产生地震震动的断层有时在主震之前开始移动得更慢。
Bletery和Nocquet对使用全球定位系统(GPS)测量的大约3000个大地测量站的水平位置变化与使用全球定位系统(GPS)测量的近90次震级大于7的全球地震进行了系统分析。他们发现,在地震发生前的最后2小时内台站的水平运动呈指数级加速,方向与最终地震成核点附近的缓慢断层滑动方向一致。Bletery和Nocquet计算了在地震发生前5天内,以2分钟为间隔,地震发生成核点的断层滑移预测方向上观测到的台站水平位移的总和。最终成核点附近的缓慢断层滑移将有助于该求和函数值的准确性。每个单独地震的信号微乎其微,但研究的大约一半的地震在主震前2小时内表现出大地测量站水平位移加速的情况。
在实验室实验和模拟地震的计算机模型中,这种前兆活动很常见。近年来,机器学习方法被用于研究实验室地震实验发出的声学信号,并成功预测了下一次实验室地震的时间。然而,观测到的缓慢预滑事件似乎与大地测量的缓慢滑移瞬变没有区别,后者并没有发生大地震。总体而言,自然界中的地震前兆似乎很常见,但它们显然有多种表现形式,目前还未能揭示可用于进行短期地震预测的预后信息。
(彪轶辰)