你可能忘了是谁最终成为1989年世界职业棒球锦标赛的冠军,但是你可能还记得那次中断了旧金山Candlestick公园3场比赛的7.1级地震。大多数研究人员已经认定该地震发自圣安德烈斯断层上一个罕见的弱断层的断裂。然而,最近,通过对那次地震的余震重新研究后得出完全相反的结论:提出该断层当时是正常强度。如果情况确实如此,它将关系到科学家们在这个地区如何制作地震活动性模型等问题,该课题研究人员说。
曾给加州造成十亿美元损失的洛马普列塔地震是自1906年旧金山地震一来北加利福尼亚发生的最大的一次地震,引起很多科学家的关注,通过对该地震的余震的研究,他们认为发生洛马普列塔地震的断层是“弱”断裂。弱断层对应力、受力断层的反应与强断层相比有很大差别:它将随着比强断层小的移动的应力移动并发生地震。以前研究人员运用可用于计算断层是强是弱的评估应力分布的移动模型对于镇进行“反演分析。”就洛马普列塔地震事件而言,这些反演分析结果表明最大的主应力几乎与断层垂直,可能导致小移动应力到断层上。这就致使很多人得出该断层是弱断层的结论,而少数研究人员坚持认为这种分析是不正确的,始终认为发震断层是强断层。
最近,加州大学戴维斯分校的地质学家Robert Twiss、加州沃尔纳特里克地球科学家William Lettis联合咨询公司的地质学家Jeffrey Unruh认真研究了那场地震的余震后也加入到这场争论中。“我们对余震的研究结果与以前的研究结果完全不同。” Twiss说。
Twiss和Unruh采取与以往不同的方法研究余震。他们没有像以往那样将反演分析的结果解释为应力,而是更直接地解释为应变。应力与受力断层有关,尽管应变随由于应力的结果而造成的断层岩体形状的有效变化而变化,而当它受力时,就像弹簧一样变长了。因为反演分析基本上确定的是应变,他说,将它们解释成应力需要基本的应力和应变是怎样相互作用,在这种情况下又没有继续下去的假设。
为了作出独特的反演分析结果,Twiss和Unruh制作了一个3D余震动画滑动模型,并且说他们将1000多个余震分成17个组,就像在《美国地质学会》(9~10月)会刊中写的那样。他们没有像往常那样将编在一个组里的余震进行反演分析,Twiss和Unruh分别研究了每一个组的余震以确定整个断层的应变分布。“研究结果表明应变分布与具有地壳岩石强度的断层非常一致,”对此结果感到惊讶的Twiss说。
数年来一直认为强断层层位的纽约哥伦比亚大学地震物理学家Christopher H.Scholz对此结果并没感到惊讶。“他们做了件了不起的工作,”他说。“确实可以把地震分开,”把那些余震分成若干组,余震之间数据差别很大。如果应力场的特征是相同的,那么就能确定同一组余震是一起发生的,但是,这种情况相对于洛马普列塔地震而言,事实却不是这样,Scholz说。Twiss附和道:当你将所有余震放在一起研究时,你必将忽略一些细节,断层就呈现出弱的一面。
但是,不是每个人都认为该断层当时属强断层。“我不赞同这一研究结果,”在位于加州帕洛阿托的斯坦福大学的地质学家Mark Zoback说。Zoback与他斯坦福大学的同事Greg Beroza已经对洛马普列塔地震进行过反演分析,他们认为该断层属弱断层。他不同意Twiss和Unruh将这种分析结果解释为应力。“技术工作的基础作的很好,”他说,而且50多年来一直在沿用这种技术,成功解释了很多震例。已知的常规断层机制,Zoback说,弱断层仅仅是说明解释洛马普列塔地震以及其余震的这种复杂滑动模型的一种方法而已。
Twiss说他们的研究结果绝不是最终答案,这仅仅是抛砖引玉。但是,他希望那些尝试了解这场争论的人们重新评估弱断层的假说,特别是可能影响该地区的研究人员模拟地震活动性。“很遗憾,这个问题还没解决,”Scholz说,但“我希望他们激励其他人详细研究这些数据。”