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大地震會接連發生嗎?科學怎麼說
國際期刊《科學》的網頁上,在2012年8月2日的一則科學新聞,題為:<大地震之間的關聯?(Are Major Earthquakes Linked)>主要內容翻譯如下:「1900年以來規模排名前六的其中兩起地震:2010年2月發生於智利規模8.8地震,以及2011年3月規模9.0、撼動全日本的大地震,兩起地震相距不到13個月。在1960年代前後約57個月的時間內,在環太平洋地區,也曾接連的發生四次重大的地震。」
是巧合嗎?或許是吧!學者分析了從1900年到2011年之間規模大於8.3的地震,彼此之間發生的間距時間,統計結果顯示,在一年之內發生兩起這樣重大的地震機會約有9.8%,這個結果發表在期刊《美國地震學會通報》(Bulletin of the Seismological Society of America, BSSA)上。即使發生的模式和分散的程度並非十分顯著,但仍可推定每次發生大地震隔年再次發生的機率為9.8%。但在比較過111年內數百次的地震的時間分布模式後,研究團隊認為並沒有令人信服的證據能證明大地震之間具有關聯。所以下次在世界上任何一個角落發生大地震,別太過驚慌,因為那並不是你附近的斷層要錯動的徵兆。
這項研究基本上是以數學統計為出發點,利用數學裡的卜松過程(Poisson process)來證明大地震的時間分布是「隨機」的,至於有時會感覺到大地震頻繁的叢集性,多半科學家認為這是偶然的現象,畢竟由地震發生的機制,與對板塊構造學說的認識,兩個相距甚遠的板塊邊界或斷層系統(以上面那則報導說的日本與智利這樣遠的距離,甚至日本與臺灣附近這樣的距離),目前還沒有證據證明,彼此間會互相影響。這是在數學統計上的結果,如果從地震研究學者的角度來看呢?
大地震的機制
雖然大地震的時間分布是隨機的,但是在地球上,地震的空間分布並不是隨機的,多半的地震都發生在板塊邊界之上,而板塊的邊界有三種:第一種是張裂型板塊邊界,物質由地函往地表形成新的岩石處,板塊也因而向兩旁分開;第二種是聚合型板塊邊界,板塊間是互相碰撞的,有可能性質接近而隆起成山脈,也有可能其中一個板塊隱沒下去成為隱沒帶;第三種則是沒有伸張也沒有聚合,互相擦身而過,就是轉型斷層邊界。板塊間的互相作用如果對於岩石累積了很大的力量,便會發生快速破裂滑動而形成地震(圖二)。規模大於9的巨大地震,幾乎發生在隱沒帶上,而破壞性極大,在海床底下發生的破裂會伴隨海嘯發生,使沿岸地區災情慘重。
2011年311日本東北大地震、2004年12月造成南亞海嘯的蘇門答臘,都是破裂範圍極長極廣的地震,一般而言,只要破裂長度大於800公里以上,就可能會造成規模9以上的強震,從圖三可以看出來,大地震分布在環太平洋的隱沒帶以及印尼附近的隱沒帶上,至於哪些地方發生機率大,哪些地方機率小呢?答案是「難以判定」!
下一個大地震,在哪?
舉例來說,北美的卡斯卡迪亞(Cascadia)地區,由歷史與地質資料得知此地地震復發的時間為600年,但其時間範圍卻從「200~1500」年,差距甚大。除了不易在固定地區計算再現周期,甚至要知道哪邊發生大地震比較高,也十分困難。
在過去的研究發現,大地震總是發生在板塊聚合速度快、隱沒的板塊較為年輕的地區,例如北美的阿拉斯加、南美的智利。然而2004年蘇門答臘地震,發生在過去聚合速度較慢、板塊構造極老的印尼安達曼地區。這起地震提醒了學者們,大地震不僅僅只發生於特定的隱沒帶,而南亞海嘯更教導了人們,「災害無國界」的道理。
2011年日本311地震,再次的告訴科學家與政府防災單位,還有什麼不足的地方。在311地震之前,多半的日本學者與政府單位認為,相對於東北地區,東京外海與東南海、南海地區存在了一個相當長的隱沒帶,整個隱沒帶長達1000多公里(圖四),過去也曾有連動紀錄(1707年寶永地震),萬一同時錯動,也可能發生規模9以上的地震,日本將主要的海底電纜式地震儀布於南海、東南海與首都圈的外海一帶,對於該區城可以說是呈「備戰狀態」。但地震發生的地區卻是過去沒有發生過如此大型錯動的日本東北,幸好,平時著重於防災教育的日本民眾,在如此重大災難中仍沉著應對,除了福島核災之外,少有過度恐慌與混亂等等的二次傷害。
筆者最近去在日本旅遊時甚至在日常用品的百貨中,看到了專門販售地震相關用品的專櫃,裡面防災用品應有盡有,從地震包、存放糧食、臨時馬桶與固定家具的產品等,顯示對地震防災的高度重視。這也再再告訴我們,地震學的觀測史還有很長一段路要走,也還有許多未知的領域,而對於民眾的防災宣導以提升防災觀念、政府的的防災體系的完整度,更是面對地震這種未知天災時,更重要的環節。切勿把「預測」災害當作是防災主力,「防範未然」才是正確的防災觀念,與其探討下一次大地震在哪,不如問問自己,下一秒若發生地震,自己該怎麼做。
延伸閱讀:
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Tom Parsons and Eric L. Geist., 2012, Were Global M ≥8:3 Earthquake Time Intervals Random between 1900 and 2011? BSSA, Vol. 102, No. 4, pp. 1583–1592
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Robert McCaffrey, 2007, The Next Great Earthquake., Science 315, 1675
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從311日本東北地震談起:大地震不可預測,要防範於未然。作者:陳卉瑄。科學月刊,2012年1月。
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牛頓雜誌2008年1月號,超巨大地震—日本西半部將成為震源區
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Geller, R. J., 2011, Shake-up time for Japanese seismology, Nature vol.472:407-409.
PanSci泛科學網作者潘昌志 | 擁抱自然授權刊登,原文在此
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