2025年3月28日，缅甸西北部发生7.9级地震，震源深度30公里。这场地震不仅导致缅甸仰光等地建筑受损、河道抬升1.2米，还波及中国云南多个州市，昆明、景洪等地居民感受到长达120秒的剧烈晃动。地震12分钟后发生了6.4级余震。
地震以及后续次生的灾害风险，再次引发全球对地震科学的关注。
我们对地震究竟了解多少？
今天，就让我们通过以下5本书籍，一同探索地震。
01
旧金山大地震
发生于1906年的旧金山大地震，其剧烈震动虽仅持续约40秒，却在亲历者记忆中凝固成永恒的灾难图景。这场灾难不仅瞬间摧毁了整座城市，更为现代地震学研究奠定了重要基础。地震中，未采用钢筋加固的砖砌建筑和烟囱几乎全部坍塌，这一惨痛教训直接促使加利福尼亚州出台建筑强制加固法规。值得注意的是，尽管木构和钢构建筑在地震初期表现出较强抗震性，但木质结构的易燃特性导致油灯倾覆和壁炉火星迅速引发连锁火灾。持续四日的烈焰吞噬了约28,000座建筑，使75%的城区化为焦土，造成的经济损失超地震直接破坏的十倍有余。
△1906 年旧金山大地震：扭曲裂开的街道
此次地震在科学史上具有里程碑意义：作为首批运用现代科学方法系统研究的地震事件，其研究成果为地震学学科体系构建提供了关键支撑。1908年发布的《州地震调查委员会报告》虽未明确将断层活动与圣安德烈斯断层关联，亦未识别其走滑运动特性（水平位移为主而非垂直错动），但开创性地记录了北起托马利斯湾德尔加达角、南至圣胡安包蒂斯塔的断裂系统，并首次提及白水峡谷等地的地质扰动。报告详细标注了海沃德断层（奥克兰地区）和圣哈辛托断层（棕榈泉西侧）等关键地质构造，系统分析了同震滑坡、地壳形变等现象。
△ 加利福尼亚州圣安德烈斯断层：图中标出了断层线上的主要城市
现代研究确认此次地震矩震级达7.8级，震中位于外海3公里处的贻贝岩组区域，沿圣安德烈斯断层形成南北向477公里的地表破裂带。这份开创性报告被誉为现代地震学研究基石，其方法论和发现至今仍深刻影响着地震科学的发展轨迹。
02
地震
在一个板块同另一个板块之间发生水平滑动的地带就产生转换型边界。而两个板块彼此相向运动的地带则产生汇聚边界。有时，岩石圈板块运动时会发生碰撞。在板块交会处所产生的压力能引发地震。地震在多年的活动期里改变着地貌的外形和特征。
△岩石圈板块相对运动示意图：洋中脊位于软流圈地幔上升流的正上方，属于离散板块边界。地幔橄榄岩在这里发生减压熔融。这个过程产生了洋中脊玄武岩和洋壳玄武岩。远离洋中脊，洋壳逐渐冷却，密度变大，因此洋壳开始下沉并返回地幔，形成俯冲带(汇聚板块边界)。这一区域对应着软流圈地幔对流循环的下降流。根据板块构造理论，俯冲作用一般发生在陆壳之下，但有时也可以发生在洋壳下部。在俯冲带，俯冲的洋壳岩石圈发生脱水熔融，引发岩浆活动。而在转换边界，其两侧板块做走滑运动。值得注意的是:火山活动大多发生在板块边缘，无论是汇聚板块边界还是离散板块边界。
△ （a）世界主要岩石圈板块，箭头指示板块运动的方向。（ b）板块从离散边界向汇聚边界运动。
地震每天发生在全世界许多地方，大部分是轻微的，只能被记录地震波（seismic wave）的地震仪所觉察。但是不时会有大尺度的地震发生，例如2003年的伊朗地震（3.5万人死亡）和1976年的中国唐山大地震。
△ 电影《生生长流》剧照
大多数地震发生在环太平洋带。在那里，来自汇聚中的岩石圈板块的应力最大。阿拉斯加州的阿留申群岛，日本、中美洲和印度尼西亚每年都经受着许多强度稍小的地震。
△年轻火山和地震震中的位置。
03
海啸
如果一次地震、火山喷发或者水下滑坡发生在海洋底部，震动了其上的水体，就会产生一种海洋波浪，称为海啸（tsunami，源自日语，tsu意为海港，nami意为波浪，又译作“津浪”）。
这种波浪在开阔的海洋上传播的速度很快，几乎难以觉察，就像迅速上涨的潮水，因此往往被错误地当作“潮汐波”，尽管它们与潮汐没有关系。然而，当它们接近海岸和进入浅水区时，由于同海底的摩擦作用而使波浪速度减缓，水面升高到海平面以上15米，甚至更高。海水带着巨大的力量扫荡沿岸陆地，特别是在将浪波约束在狭小空间的狭窄的海港或海湾，其势尤甚。
2004年11月26日， 当地时间07:59（ 协调世界时00:59），距苏门答腊岛以西100km，位于东印度洋安达曼和尼科巴群岛海域长达1300km 的大洋俯冲带上发生了9.3级大型逆冲型地震（megathrust earthquake）。相邻板块突发水平移动（超过20m）使海底产生高达10m的垂向位移，引发破坏力极大的海啸。
△ 苏门答腊岛班达亚齐的一座清真寺挺立在废墟中。
尽管确切的数字未知，但是这次灾难造成了约20万人死亡，经济损失超过13亿美元。一些经济学家估计，这场海啸将造成一百万人终身贫困。海啸袭击苏门答腊岛海岸时高达30m，这是目前世界范围内最高的海啸记录。这次海啸过程被全球范围内分布的高精度验潮站观测，并且开阔海域的海啸波高被多个卫星观测，像这样广泛的观测记录实属首次。这些近岸和开阔海域的海啸波高数据被用于改进MOST模型（Method of Splitting Tsunami），该模型用于预报全球范围内的海啸传播和水位高度，其目标是快速可靠地预报袭击近岸区域的海啸。通过对比实际观测的海啸波高与MOST模型模拟结果，可以揭示海啸传播上千千米而能量衰减很小的控制因素。
地震发生3个小时后，距震源南侧1700km处，位于科科斯群岛的实时验潮站首先监测到了海啸。数据显示第一波海啸的波高约为30cm，随之而来的是一系列长时间的水位振荡，最大峰谷范围为5cm。位于印度和斯里兰卡的监测站与震源的距离相同，它们获得的观测值是科科斯群岛观测数据强度的10倍。这些强度不同的有效波高分布与数值模型结果相符，模型也清楚地表明了苏门答腊海啸的传播方向。
△ MOST模型计算得到的2004年苏门答腊海啸全球能量传播图。图中，星形表示震中位置，填充颜色表示计算得到的模拟海啸在44小时的传播过程中的最大波高，等值线表示计算得到的海啸波到达时间，圆形表示指定验潮站的位置及其测得的海啸波振幅（结果分为3个等级）。上方小图显示模型模拟的断层位置和孟加拉湾内的海啸波高情况，4个次断层的滑动情况（从南向北依次为21m、13m、17m和2m）与卫星高度计测量数据高度吻合，与地震和大地测量数据反演相关性好。
长期以来的大西洋海啸监测记录表明，海啸能量沿着大洋中脊传播。在太平洋，苏门答腊海啸的波群往往包含两个或两个以上的“ 波包”，这些“波包”具有不同的波高和频率特性。由于太平洋很广阔，大多数沿岸区域可以有两种不同的传播方式。
尽管在2004 年的海啸事件中，印度洋盆地之外的区域没有直接的伤亡损失报道，但是模型研究表明，海啸能量在全世界海洋范围内传播。这说明，不同海域的海啸可以通过震源和地形波导作用将波能传播到遥远的海岸区域，危害性极大。
04
慢地震
有地质证据表明，远古时代的边坡破坏事件的规模，远远超过人类自诞生以来经历过的所有的边坡破坏事件。
举例来说，约7.3万年前，佛得角（Cape Verde，位于非洲西海岸）群岛中某座火山岛屿的一侧发生了灾难性的崩塌，由此形成的海啸将重达90吨的巨石抛到了50千米之外的一座小岛上，这块巨石落在了180米高的地方。
这些规模极大的地质事件提醒我们，人类并不能通过短暂的视角观察到地球的全部习性，而我们认为的“正常的”景观过程，可能更像是灾后救援人员试图恢复基础设施的活动。
20世纪80年代末，地质学家有时会在古断裂带中发现一种独特的玻璃质岩石；其名称烦琐，为假玄武玻璃（pseudotachylyte）。研究表明，假玄武玻璃是局部摩擦熔融的产物，而该现象仅在地壳的滑动速度达到每秒数米时才会产生，即地震期间。这一发现使得地球科学家能够直接观察断层在震源岩石上方滑动所产生的物理结果。自2000年开始，结合了高分辨率GPS地面运动监测设备与更强大的数据处理系统的新一代地震台阵（seismic array），帮助我们发现，断层的行为比人类想象的丰富得多。
如今地球科学家已经记录到了被称为慢地震（slow earthquake）的中等事件。目前为止，缓慢地震活动的成因与后果仍旧成谜。许多地质学家认为，这些事件可能与渗透到变形岩层中的流体有关；若是如此，古老岩层中的矿化裂缝，即岩脉（vein，多种金属矿石的来源），实际上可能是古时慢地震的记录。虽然这个概念十分新奇，但更重要的问题是，缓慢的地震与突发的破坏性地震之间存在何种关系。慢地震究竟是通过一点点地释放能量来减轻断层的压力，还是预示着潜在的规模更大的灾变性事件（catastrophic event）？ 世界各地（美国西部、新西兰、日本和中美洲）断层带的研究结果表明，对于不同的深度与断层带而言，该问题的答案可能不尽相同。这是一个令人不安的结论。此外，从几百年到上千年的时间尺度来看，断层可能拥有人类目前还无法观测到的隐秘习性。
内容来源丨《世界矿物图鉴》
策划&编辑丨后浪科学
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