1861年印尼苏门答腊岛发生的一场毁灭性的地震,长期以来一直被认为是一个以前静止断层的突然断裂。但新的研究发现,在大灾难发生之前,岛屿下方的构造板块已经缓慢而安静地相互碰撞了32年。

这场长达数十年的无声地震被称为“慢滑事件”,是迄今为止探测到的最长的地震序列。它太过微妙和渐进,以至于在过程中没有被注意到,但一项新的研究表明,它可能引发了1861年至少8.5级的大地震,进而引发了导致数千人死亡的海啸。这项新研究可以帮助今天的科学家更有效地监测危险的地震。

就像我们所熟知的震动地球表面的地震一样,慢滑地震发生在两段地壳相互移动的时候。一些断层现在用地震仪器或GPS技术来监测缓慢滑动,但在遥远的断层上(或在20世纪90年代GPS出现之前)追踪这类事件是非常困难的。科学家们研究的最近的大多数慢滑事件持续数小时、数天或数周,只有少数事件持续数年。宾夕法尼亚州立大学的地球科学家凯文·弗隆(Kevin Furlong)说,长达数十年的缓慢滑动的存在“表明俯冲带比我们所认为的更加多样化”,他没有参与这项新研究。(俯冲带是海洋地壳滑入大陆地壳之下的区域。)

在苏门答腊岛附近的印尼锡穆吕岛,珊瑚的生长模式记录了1861年大地震的断层上的起伏运动,为了解过去提供了一个难得的窗口。珊瑚暴露在空气中不能生长。新加坡南洋理工大学的博士生、这项新研究的主要作者里沙夫·马利克(Rishav Mallick)说,因此,当构造运动导致当地海平面发生变化时,这些变化在珊瑚的骨骼生长记录中是可见的。这项研究发表在本月的《科学》杂志上自然地球科学.从1738年到1861年,锡穆鲁的珊瑚几乎每年都有断层垂直运动的记录。

珊瑚显示,Simeulue已经以每年一到两毫米的稳定速度下沉了90年,这与断层背景运动是一致的。但在1829年左右,它突然开始以5到7倍的速度下沉——有些年份下沉速度高达1厘米,马利克说。这表明该断层已经开始在缓慢滑动地震中移动。“这是一个非常剧烈的变化,”他说。这种“快速”下沉一直持续到1861年的大地震。

弗隆说,这项研究强调了俯冲带的复杂性。他指出,在很长一段时间里,“人们的假设是,在大地震之间,这个系统很简单”:地壳的两部分在断层上相互锁住,积累应变,直到——裂纹-它们以一种惊天动地的颤抖挣脱了。

缓慢下滑的事件使这一局面复杂化。马利克说,它们甚至可能触发更大的、可检测到的地震,因为它们缓解了断层的一部分的压力,但增加了邻近部分的压力。“就像一堆弹簧,”他解释道。“所以,如果一个人释放了,其他的人就必须承担这个负担。”

马利克说,2004年印度洋地震和海啸造成22万多人死亡,而在此之前的几年里,安达曼群岛发生了缓慢的滑坡。然而,缓慢滑动还不能帮助预测更大的地震,因为滑动的持续时间变化很大。全球定位系统(GPS)没有连续监测过32年的断层,所以现代监测可能不会像19世纪印度尼西亚的缓慢滑坡那样持续太久。并不是所有的故障都能得到很好的监控。在海底的俯冲断层尤其如此,这需要特殊的海底监测,而不是GPS。

如果慢滑运动被忽略,研究人员可能会错误地计算断层上的应变位置,以及该断层可能产生的地震强度。“一旦我们能更好地定义锁定区域,”弗隆说,“我们就能更好地定义可能发生的地震的震级。”