地球不仅仅是裂开了,它弯曲了。"这让我脊背发凉!"

缅甸近日发生的7.7级地震中,一段安防摄像头拍摄的视频带来了意外发现。虽然这段影像最初因展示剧烈的断层运动而引发关注,但科学家很快意识到它记录了一个前所未有的现象:弯曲断层滑动。

当Kearse和他的同事、京都大学的Yoshihiro Kaneko更仔细地分析该视频后,他们得出结论,该视频捕捉到了弯曲断层滑动的首个直接视觉证据。

地震地质学家经常观察到弯曲的擦痕线,这是在断层活动中岩石块相互移动时产生的划痕。但直到现在,还没有可能形成这些擦痕线的弯曲滑动的视觉证据。

弯曲断层滑动的视频确认可以帮助研究人员创建更好的断层破裂动态模型,Kearse和Kaneko在发表于《The Seismic Record》的论文中总结道。(见下方视频。)

该视频来自缅甸实皆断层沿线的一个闭路电视安全摄像头记录,该断层于3月28日在7.7级地震中破裂。摄像头位于断层以东约20米处,距离地震震源120公里。

最终视频令人震惊。前所未见的断层运动——震动之后,断层西侧的土地明显向北滑动。

"我在视频上传后一两个小时在YouTube上看到了它,立刻让我脊背发凉,"Kearse回忆道。"它展示了我认为每个地震科学家都渴望看到的东西,就在那里,非常激动人心。"

一遍又一遍地观看后,他注意到了一些别的东西。

"物体并非直直地穿过视频屏幕,而是沿着一条向下凸出的弯曲路径移动,这立刻让我警觉起来,"Kearse说,"因为我之前的一些研究专门针对断层滑动的曲率,但那是基于地质记录。"

Kearse研究过与其他地震相关的弯曲擦痕线,例如2016年新西兰7.8级凯库拉地震,以及它们对理解断层破裂方式的意义。

对于缅甸视频,"我们着手更仔细地量化运动,从视频中提取客观的定量信息,而不仅仅是指着它说,看,它是弯曲的,"他说。

研究人员决定通过像素互相关逐帧追踪视频中物体的运动。这一分析帮助他们测量了地震期间断层运动的速率和方向。

他们得出结论,断层滑动了2.5米,持续约1.3秒,峰值速度约为每秒3.2米。这表明地震是脉冲式的,这是一个重大发现,并证实了之前根据其他地震的地震波形所做的推断。此外,大部分断层运动是走滑运动,带有短暂的倾滑分量。

 

研究人员发现,滑动最初快速弯曲,加速到最高速度,然后在滑动减慢时保持线性。

这种模式与地震科学家先前提出的滑动曲率理论相符,即其发生部分原因可能是靠近地表处的断层应力相对较低。"地震接近并开始破裂靠近地表的断层时的动态应力能够诱发断层运动的倾斜,"Kearse说。

"这些瞬态应力最初将断层推离其预定路径,然后它自我修正,之后按预期进行。"

研究人员先前得出结论,滑动曲率的类型——无论是向一个方向弯曲还是向另一个方向弯曲——取决于破裂传播的方向,并且与缅甸地震从北向南的破裂一致。这意味着擦痕线可以记录过去地震的动力学,这对于理解未来的地震风险很有用。