科學人/重新定義地震危害!311大地震後「震波反彈」 日本突位移0.6公分

2011年,日本發生規模高達 9.0 的 「311大地震」,這場災難與其引發的海嘯奪走兩萬人的生命。由於日本擁有密集的監測網,這場地震成為史上紀錄最完善的地震之一。在成千上萬筆的數據中,芝加哥大學的地球物理學家 Sunyoung Park 卻注意到了一個奇怪的現象。
消失的餘震?資料中隱藏的詭異訊號
在主震發生後約 16 分鐘(也就是在大餘震襲來之前),全日本的 GPS 觀測站都記錄到一次向東的突然位移。通常,這類位移是由隨後的餘震引起,但這次沒有任何已知的餘震可以解釋這個現象。為了解開謎團,樸善英(Sunyoung Park) 與加州理工學院的金森博夫 (Hiroo Kanamori) 以及史特拉斯堡大學的里維拉 (Luis Rivera) 合作,逐步排除了海底山崩或斷層緩慢滑動等局部性因素,因為這些都無法解釋整個日本島同步發生的位移。
來回地層的二次傷害
研究團隊的最終結論是,這是一場由震波完成的「Double Kill」。
主震產生強大能量向下輻射,穿透地球內部,撞擊到由液態金屬合金組成的外核(outer core)後,反彈回地殼。這股從地核反彈回來的能量抵達地表時,再次觸發了主震震央周圍以及更遠處的板塊邊界,導致板塊再次滑動。這次的事件規模驚人,涵蓋範圍長達約 3000 公里,其釋放的能量甚至堪比一場規模 7.5 的大地震。而這股強大的力量,把整個日本島向東永久推動了 0.6 公分。(台灣在1999年造成嚴重破壞的921大地震,其芮氏規模為7.3(美國地質調查局測得地震矩規模為7.6~7.7)。不過311地震的能量分佈於廣大且深層的板塊邊界中,因此並未像淺層的921地震那樣造成單一地區的劇烈地表破壞。
研究人員推測,之所以會發生這種現象,是因為主震的劇烈搖晃已經先削弱了板塊邊界的結構,使得後來抵達的反彈震波得以輕易地「喚醒」這些斷層,並引發新的滑動。
重新定義地震危害
過去,地震學家早就知道強大的震波可以穿透地球並從地核產生迴響,但這是科學界首次確認這種現象會實際導致地表附近的板塊發生滑動。
這項發表於頂尖期刊《科學》(Science)的研究指出,大型地震在主要搖晃結束後,依然能影響斷層。樸善英強調,311地震無論在空間長度或影響範圍上都是前所未見的,它展示了一個過去完全未知的地震危害,這也顯示人類對於大型地震與板塊行為的理解,仍有許多尚待探索的空間。
參考資料:
1.Park, Sunyoung, Hiroo Kanamori, and Luis Rivera. "ScS-triggered slip on megathrust interfaces after the 2011 MW 9.0 Tohoku-Oki earthquake." Science 392.6804 (2026): 1297-1301.
2.https://phys.org/news/2026-06-powerful-seismic-japan-earthquake-struck.html
(本文出自2026.7.2《科學人》網站,未經同意禁止轉載。)
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