近两年前袭击日本的那场大地震仍然带来一些不幸的消息。这次地震发生在本应不会发生地震的地区——地震学家说，一个新的模型显示了所涉及的断层类型是如何可能具有破坏性的。这些新发现可能迫使政府和研究人员重新评估那些被认为地震风险较低的地区的地震危险。
地壳中的断层——构造板块的交汇点——以几种不同的方式释放应力。加州理工学院机械工程和地球物理学教授Nadia Lapusta解释说，一些板块区域相互之间极其缓慢地滑动，每年移动几毫米或几十毫米。这些被称为蠕滑断层。另一些则被称为 the stick-slip faults（粘滑断层），在这种断层中，板块相互施加力量，直到断层最终破裂，这就是我们所感知到的地震。世界各地的断层都可以这两种方式运作。
Lapusta说，断层区域的应力释放方式有一个关键区别：蠕滑断层通过相互缓慢移动来缓解张力，就像蒸汽阀门释放压力一样。而粘滑断层则会积聚应力，并在最终以地震波的形式释放时造成破坏。她说：“普遍的看法是，地震不会在[蠕滑]段发生，而那些锁定的区域则容易发生地震。”“而且这种行为会永远持续下去。”
也有证据表明，俯冲带（一个板块下沉到另一个板块下方）可能比粘滑断层区域更稳定。并且有证据表明，浅层断层一般更稳定；它们可能会经历一些微震，但总的来说，最强烈的地震发生在地球深处。然而，2011年3月11日的东北冲绳海沟大地震证明了这一切都是错误的。
这场震级为9.0的极其强大的地震，沿着太平洋板块和欧亚板块之间的俯冲带撕裂。它引发了一场海啸，造成约19,000人死亡，并摧毁了福岛第一核电站。在地球深处，它的破坏力同样巨大——估计各不相同，但大多数地震模型显示滑动量在50到80米之间，这是一个惊人的数字。相比之下，Lapusta说，加利福尼亚的圣安德烈亚斯断层，可能会发生震级约为7.8的地震，断层滑动量为10米。
她说：“东北冲绳海沟地震确实是前所未有的；没有其他测量显示如此大的滑动量。”“还有一些其他奇怪的现象，包括地震波从震源传播的浅层深度存在差异。”
发生了什么？Lapusta和她的合著者、日本海洋地球科学技术研究机构的Hiroyuki Noda今天在《自然》杂志上写道，蠕滑断层区域并没有阻止地震，反而可能放大了它。由附近的断层破裂引发，本应稳定的蠕滑区域变得活跃，加剧了更大、更具破坏性的地震。Noda和Lapusta构建了一个新的数学模型来描述这种行为，该模型与2011年地震以及1999年台湾的一次大地震的情况相符。
Lapusta说：“如果你假设该区域是稳定的，并且受到附近断层的动态触发，那么由此产生的地震辐射就与实际发生的情况相符。”“还有其他方法可以匹配这种模式，但这表明该模型可能是相关的。”
她和Noda比较了台湾断层带的岩石样本，发现应力辐射特性与他们的模型相符。碰巧的是，地震学家们正在期待日本“地球号（Chikyu）”研究船钻探的样本，该船去年秋天创下了科学钻探深入地球最深处的新纪录。这些样本的测量结果也有助于验证这个模型。
结论是什么？这表明蠕滑断层区域可能相当危险。Lapusta说，圣安德烈亚斯断层具有相似的地震特征。理解其可能的动力学将对这里和世界各地的地震预防策略产生影响。
