科学家首次发现地球在地震后如何自愈

美国《探索》杂志报道，中国和美国科学家首次发现地球在地震之后如何“自我疗伤”。研究指出这一过程与人体遭受割伤后的自愈过程类似。地震过程中，地面沿着断层发生断裂，形成一系列锯齿状裂缝。地震过后，流体灌入断裂的断层，就像血液流入伤口一样，逐渐愈合“伤口”。研究发现刊登在上周的《科学》杂志上。

2008年中国汶川发生7.9级大地震之后，研究小组利用钻头钻入断层，结果发现流体灌入断裂的断层中，就像血液流入伤口一样。研究论文指出，两年时间里——在地质学上只是眨眼之间——断层迅速“缝合”，通过一系列过程闭合裂缝。不过，由于距离汶川很远的地区发生地震，地壳的晃动偶尔会导致愈合的“伤口”重新裂开。

美国宾夕法尼亚州立大学地球物理学家克里斯·马罗恩表示没有人确切知道断层如何愈合，汶川钻孔研究得出的观测发现更多地是提出问题，而不是给出答案。不过，这项研究计划对断层裂缝的打开和闭合的长期监测能够帮助科学家揭开一系列谜团。他说：“这些是最新的观测数据，揭示了地震后断层发生的变化。这些观测发现对地震学研究具有非常重要的意义。基于这些数据创建的模型有助于对存在地下水的区域进行地震学研究，例如断层，蓄水层或者深井。”马罗恩并没有参与此项研究。

在汶川进行研究过程中，研究小组通过在断层钻出一系列深孔对愈合过程进行追踪。目前，科学家正在进行一项全球性研究，在地震过后立即对断层进行分析，在汶川进行的研究便是其中的一部分。这项全球性研究旨在对几十年来实验室实验和通过电脑建模得出的研究结果进行检验。

研究论文合著者、加利福尼亚州大学圣克鲁斯分校的地球物理学家艾米丽·布罗德斯基指出：“我们现在已经知道很多原因都会导致断层不会按照我们认为的方式发生变化。如果我们希望进一步了解断层或者让我们的推测再往前迈进一步，我们需要更多地进行这样的实地研究。”

中国发起的“汶川地震断裂带科学钻探”项目在2008年5月12日大地震后178天启动。这场大地震夺去了8万多人的生命。研究过程中，科学家在断层区钻了5个钻孔，发现了0.4英寸（约合1厘米）厚的新断层泥。断层泥是一种粉末状岩石。在18个月时间里，研究小组对断层的渗透性进行了监测，了解水穿过岩层的速度。布罗斯基表示渗透性提高是断层遭到破坏的一种体现。随着断层的愈合，渗透性也随之下降。实验中，科学家对潮汐力量导致的断层流体涨落进行追踪。潮汐力量实际上是来自太阳和月球的引力拖拽，这种拖拽可导致地球上的海洋出现潮汐。

研究人员发现钻孔处的渗透性稳步提高。由于断层区一带的裂缝和裂口灌入流体沉淀后留下的矿物质，导致裂缝和裂口闭合，渗透性下降。布罗德斯基在接受美国《生活科学》杂志采访时表示，总体渗透性的下降速度超过实验室实验的预测，可能的原因在于断层快速愈合。但她同时也指出这只是一个推测，自己无法给出一个非常有说服力的解释，解释渗透性的快速下降。她说：“我不知道为什么会这么快。为了揭开这个谜团，我们还需要进行进一步研究。”

监测结果显示渗透性出现6次短时间提高，这些随机性事件与当地的余震或者设备故障之间没有任何联系。研究小组最终意识到发生在距汶川很远的地区的大地震导致的晃动撕裂了断层愈合区域。这些“远震”包括2011年3月发生在日本的大地震以及2010年4月发生在苏门答腊的7.8级大地震。

布罗德斯基指出：“我们预见到会出现这种愈合效应，但出现这种再破坏现象却是我们没有预见到的。这种相互影响是一个非常复杂的过程，远远超过我们的预计。”一个断层带发生的地震会对附近的其他断层带产生影响，大地震可以在全球范围内触发新地震。此项研究从细节上揭示了动力学压力——地震波的传导——对一个断层产生的影响，这在历史上还是第一次。马罗恩表示：“这一发现迫使我们重新思考动力学压力。我们需要进行更深入的研究了解整个过程。”（编译：shooter）