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新的地震计算预测了其可能的破坏性

弹球故障滑坡模型采用了雪崩数学技术




在1999年发生的里氏7.7级地震之后，反复的地震震撼了台湾中部许多天和几周。新的地震模型能够解释这些冲击的不同力量。

当断层滑动时，它会产生一系列不同的地震波。低频长波可以从信号源传播很长的距离，并摇动高层建筑，例如摩天大楼。高频波可以完美震撼房屋和桥梁，有时会完全摧毁房屋和桥梁。在过去的五十年中的大部分时间里，地震学家一直认为，这些波的整个集合都会产生摩擦力，而这种摩擦力会在断层滑动时发生。

现在，布朗大学的几位地质学家给出了他们自己的海浪起源历史。研究人员使用受滑坡和雪崩计数启发的数学模型，认为这些破坏性的高频波不是由滑动本身产生的，而是由断层内部发生的地质过程产生的，让人想起了弹球游戏。

美国地质调查局的地震学家伊丽莎白·科克伦（Elizabeth Cochran） 说：“它们变得非常漂亮。” “我当然不会像他们那样描述错误。” 上个月发表在《地球物理研究快报》上

的新模型仍将需要在未来的地震中进行测试，以查看其预测其特性的准确性。但是，如果得到证实，它将颠覆我们对地震破坏力的理解，也许有助于挽救生命。

地质弹球


根据传统的地震模型，当一块地壳开始滑动并与另一块摩擦时，它们之间的摩擦会产生地震波。与断层线区域发生的实际过程相比，地震学家认识到这些模型的简单性。但是，它们准确地描述了地震波集的低频成分-地震震级和生命信息的关键早期指标。

但是，传统模型无法解释地震产生的大量高频波。是巴黎高等师范学校地震物理学的专家，他没有参加这项研究。当您试图弄清为什么某些裂纹更具破坏性时，这将成为一个问题。

Cochran认为，传统模型将这些高频波与断层振动联系在一起，即不可预测的裂纹运动，有时会出现，然后衰减。但是，由于开裂的物理性质很难研究，因此这种假设很难确定。美国地质调查局地球物理学家罗伯特·格雷夫斯（Robert Graves）说：“您不能在实验室里发生地震。”


在传统模型中，高频波与断层振荡相关联-不可预测的裂纹运动（有时会产生）然后衰减。
新的“弹球”模型谈到了不同石头彼此之间的碰撞，产生了高频波。石头的大小从直径几米到足球场不等。
低频长波可以从信号源传播很长的距离，并摇动高层建筑，例如摩天大楼。
高频波可以完美震撼房屋和桥梁，有时会完全摧毁房屋和桥梁。

为了更好地理解这些浪潮，蔡永利和格雷格·赫斯（Greg Hirth）布朗大学的两位地质学家研究了泥石流的数学原理-当各种大小的石头周期性地相互碰撞时。然后他们将其应用于新兴的断层。蔡说，故障内部没有太多的可用空间，所以发生的事情让人想起“装满球的弹球机”。球是各种大小的石头，直径从几米到足球场不等。

当Tsai和Hirt将这些人群添加到传统模型中时，所得到的组合既描述了低频波，又描述了高频波。

在某种程度上，弹子球机制可以认为是传统观念的延伸，传统观念是位于断层壁上的突起和块体是高频波的原因。但是，蔡和赫斯提出了这个想法，开发了一种特殊的弹球机制，并研究了描述它的精确数学。他们把假设变成了切实可行的东西。布鲁哈特说，他们不仅仅是在“尝试做抽象科学”。“他们实际上是在尝试测试一个物理概念，并观察其原理。”

石头和坚硬的表面


这种新模型可以帮助解决长期以来的地震难题。例如，1999年，台湾遭受了7.7级致命地震。在反复的冲击中，断层的某些部分再次破裂，并且每次地球向同一方向移动时。但是，由于某些原因，这些冲击的强度正在不断变化。

传统模型无法对此事实提供令人满意的解释。但是根据新的“弹球”模型，所有这些重复的冲击都与以下事实有关：相同大小的“球”击中了相同的断点，导致地球向一个方向移动。但是，一些重复的电击可能是由于同时发动的击打次数更多而导致的，这就是为什么它们的强度更高的原因。

新的模型也可以解释为什么成熟断层的地震-滑动了很多次的旧断层-造成的损害通常少于新鲜断层的相同震级。地震历史悠久的第一类地震不断使大碎片破碎，因此碰撞较少，并且产生的高频波变弱。

格雷夫斯说，如果模型得到证实，那么科学家可以仔细研究断层带并利用其几何形状来预测未来地震的破坏性高频波。同样，这个想法也可以在另一个方向上起作用：如果模型能够更准确地描述地震的高频成分，那么科学家很可能能够更准确地确定引起地震的几何特性。

要评估新旧模型的相对优缺点，将需要更多在台湾观察到的地震级联反应以及来自成熟断裂和未成熟断裂的冲击。地震学家将想看看哪一种能更好地描述他们将在地面上收到的观测结果。

然而，格雷夫斯说，新模型看起来“绝对吸引人”。“我认为这是可信的，值得进行额外的测试。”

蔡说：“我本人立即承认，没有证据表明这种模型绝对正确，而旧模型肯定是错误的。” 但是，如果新思想证明了它们的优越性，它将迫使地震学家“重新考虑对地震的理解”。

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