在地震報(bào)道中，“震源深度”“震中位置”等字眼經(jīng)常出現(xiàn)。震源是指地球內(nèi)部巖層發(fā)生地震的地方，震中即震源上方正對(duì)著的地面，從震源到地表的垂直距離就是震源深度。通常情況下人們認(rèn)為，地震發(fā)生后，相較于其他區(qū)域，震中會(huì)受到最大程度的破壞。
中外科學(xué)家合作完成的一項(xiàng)最新研究，讓這項(xiàng)“通常認(rèn)識(shí)”有了不一樣的討論。1月19日凌晨，《科學(xué)》在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）領(lǐng)銜國(guó)際團(tuán)隊(duì)的最新研究。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)發(fā)生的地震開(kāi)展震后地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)地震形成的地表最大破壞位置不一定在震中。
蒂姆·科斯基（左）和孟建南（右）。受訪(fǎng)者供圖
“這是一次非常及時(shí)、完整且高精度的震后地表記錄，我們的結(jié)論可能對(duì)傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)提出了‘挑戰(zhàn)’?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授蒂姆·科斯基（Timothy Kusky）告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
深入震區(qū)獲得新發(fā)現(xiàn)
蒂姆·科斯基團(tuán)隊(duì)主要從事全球大地構(gòu)造領(lǐng)域的研究。該領(lǐng)域是交叉型綜合學(xué)科，對(duì)系統(tǒng)理解多圈層地質(zhì)過(guò)程演化、宜居地球、地質(zhì)災(zāi)害和礦產(chǎn)資源的分布起著重要作用。自2009年全職加入中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）起，他開(kāi)始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)中國(guó)青年學(xué)者和學(xué)生，從堅(jiān)硬的巖石中挖掘地球早期古板塊構(gòu)造的奧秘。
“一方面，板塊的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以形成豐富的礦產(chǎn)資源；同時(shí)，也會(huì)引起地質(zhì)災(zāi)害?！钡倌贰た扑够f(shuō)，“‘好事’和‘壞事’都會(huì)在板塊邊界發(fā)生，它是一把‘雙刃劍’?！?/span>
土耳其就位于地震多發(fā)帶。蒂姆·科斯基團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃“特提斯地球動(dòng)力系統(tǒng)”重點(diǎn)項(xiàng)目支持下，自2017年開(kāi)始在土耳其開(kāi)展新構(gòu)造和大地構(gòu)造演化研究。該研究計(jì)劃也是中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委第一個(gè)系統(tǒng)性鼓勵(lì)中國(guó)科學(xué)家走出國(guó)門(mén)、在境外開(kāi)展研究，彰顯中國(guó)研究實(shí)力和國(guó)際視野的重大研究計(jì)劃項(xiàng)目。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間2023年2月6日凌晨，土耳其東部發(fā)生7.8級(jí)地震，9小時(shí)后，發(fā)生7.5級(jí)的第二次地震。相關(guān)資料顯示，土耳其此次發(fā)生的“雙震”是該區(qū)本世紀(jì)以來(lái)破壞性最大的地震事件。
首震發(fā)生10天后，團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）博士生孟建南就前往震區(qū)開(kāi)展震后地質(zhì)調(diào)查?，F(xiàn)場(chǎng)，他對(duì)該次地震事件造成死海斷層、東安納托利亞斷層的地表位移進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)地測(cè)量，并選取代表性區(qū)域，對(duì)地震導(dǎo)致的地表破裂進(jìn)行厘米級(jí)的無(wú)人機(jī)填圖，并以數(shù)字地圖的形式永久保存。
“我們通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察、詳細(xì)測(cè)量并建模處理?！闭撐牡谝蛔髡呙辖细嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“相比于衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這項(xiàng)研究的精度達(dá)到了厘米級(jí)，是非常及時(shí)、高精度的震后地表記錄。”
團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，本次地震事件中，地表破壞最大的位置距離震中47.5公里，而地震震中位置未見(jiàn)顯著的地表破裂，地震活動(dòng)與地表破壞程度并非簡(jiǎn)單的距離關(guān)系。這與此前普遍認(rèn)為的“震中為地表破壞最大位置”的觀(guān)點(diǎn)不同。
頂住壓力進(jìn)行實(shí)地考察
這不是孟建南第一次去土耳其。此前，他跟隨導(dǎo)師在重點(diǎn)項(xiàng)目執(zhí)行期間學(xué)習(xí)過(guò)震區(qū)活動(dòng)構(gòu)造研究方法，也在土耳其接受過(guò)國(guó)家留學(xué)基金委聯(lián)合培養(yǎng)，也多次前往相關(guān)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察，其讀博期間的研究數(shù)據(jù)也大多在土耳其收集。
但這一次，不確定因素多了不少。由于震后現(xiàn)場(chǎng)比較混亂，土耳其方的合作者并不建議這么著急趕過(guò)去。“做地質(zhì)研究，實(shí)地考察是必不可少的。我的想法是，這是我研究區(qū)域里發(fā)生的大事，雖然有一定風(fēng)險(xiǎn)，還是應(yīng)該去看一看?！泵辖险f(shuō)。
“當(dāng)時(shí)也糾結(jié)了一下?！闭撐墓餐髡?、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授王璐說(shuō)，“我們聯(lián)系了救援隊(duì)的人，通過(guò)各種渠道了解當(dāng)?shù)氐那闆r，要為學(xué)生的安全負(fù)責(zé)?！?/span>
在充分考慮安全、多次討論之后，孟建南出發(fā)了。帶著航拍無(wú)人機(jī)，搭乘國(guó)際航班，經(jīng)土耳其首都伊斯坦布爾轉(zhuǎn)機(jī)，飛抵震區(qū)附近的加濟(jì)安泰普。
到達(dá)震區(qū)后，眼前的景象讓孟建南震驚。在他拍攝的一幅幅高清航拍圖上可以看到，地表像是被撕開(kāi)了一條條大口子，住宅區(qū)破碎倒塌，公路、農(nóng)田“錯(cuò)位”，到處是賑災(zāi)的帳篷……
在這樣的條件下，孟建南開(kāi)始了為期一個(gè)月的實(shí)地考察。
《科學(xué)》編輯主動(dòng)增加版面
他利用無(wú)人機(jī)，記錄當(dāng)?shù)氐乇沓霈F(xiàn)的破裂，以便后期判斷板塊運(yùn)動(dòng)方向；測(cè)量斷層造成的地表位移，并將收集到的數(shù)據(jù)建模處理，以便后續(xù)制作數(shù)字填圖。
“這些是很寶貴的痕跡，但它們不容易被保存?！泵辖险f(shuō)。事后證明，團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)的選擇是正確的。在孟建南離開(kāi)震區(qū)后不久，當(dāng)?shù)匕l(fā)生洪水，地表這些信息被沖刷殆盡。
好在，團(tuán)隊(duì)將它們完整地記錄了下來(lái)。“這些資料會(huì)作為論文的補(bǔ)充材料一并共享。”蒂姆·科斯基告訴記者，因?yàn)榇舜渭皶r(shí)、高精度的震后地表記錄十分寶貴，《科學(xué)》編輯非常欣賞，主動(dòng)聯(lián)系團(tuán)隊(duì)提出為這項(xiàng)研究增加刊發(fā)版面，將版面從原來(lái)的4個(gè)版擴(kuò)充到12個(gè)版。
就這樣，這篇及時(shí)記錄震后地表破裂特征、清晰展示其在不同斷裂系統(tǒng)中傳播規(guī)律、揭示多個(gè)轉(zhuǎn)換型板塊邊界對(duì)板塊運(yùn)移響應(yīng)的研究論文問(wèn)世，這為進(jìn)一步研究地震事件對(duì)人類(lèi)社會(huì)的直接影響提供了重要參考資料。
為做研究甘愿延遲畢業(yè)
全球大地構(gòu)造是學(xué)科交叉型綜合學(xué)科，曾經(jīng)也是國(guó)內(nèi)高校較為薄弱的學(xué)科之一。2013年，蒂姆·科斯基著手創(chuàng)立中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）全球大地構(gòu)造中心，帶領(lǐng)師生開(kāi)展跨學(xué)科交叉和國(guó)際合作研究，將大量時(shí)間和精力投入到野外考察和對(duì)中國(guó)學(xué)生的指導(dǎo)中。
蒂姆·科斯基認(rèn)為，野外工作是地質(zhì)工作者獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)最重要的環(huán)節(jié)。在野外實(shí)習(xí)和科考途中，團(tuán)隊(duì)師生雖然面臨各種挑戰(zhàn)，但仍堅(jiān)持克服。
孟建南就深受其影響。按原計(jì)劃，他將在2023年夏季畢業(yè)。當(dāng)年2月土耳其地震發(fā)生時(shí)，他正在準(zhǔn)備畢業(yè)論文。如果前往震區(qū)，勢(shì)必會(huì)影響畢業(yè)論文以及后續(xù)相關(guān)事項(xiàng)的進(jìn)度。
“我們討論過(guò)這個(gè)問(wèn)題。（地震）這個(gè)事情這么大，延期畢業(yè)就延吧，畢竟這是我的工作，我想在博士階段把它完成?！泵辖险f(shuō)。
這也不是他第一次提到“延遲畢業(yè)”。在團(tuán)隊(duì)教授王璐眼中，蒂姆·科斯基的悉心指導(dǎo)很重要，孟建南自身的內(nèi)驅(qū)力同樣重要。
2017年，孟建南聯(lián)系王璐，希望王璐指導(dǎo)自己開(kāi)展博士階段的學(xué)習(xí)。因?yàn)檠芯勘尘凹胺较虻牟顒e，王璐將孟建南推薦給團(tuán)隊(duì)“大拿”蒂姆·科斯基。
“小孟很打動(dòng)我的一點(diǎn)，是他的內(nèi)驅(qū)力。”王璐回憶，“當(dāng)年他進(jìn)我們辦公室說(shuō)的第一句話(huà)，就是即便推遲畢業(yè)，也愿意多花比別人多的時(shí)間，補(bǔ)上地質(zhì)知識(shí)的缺口?！?/span>
進(jìn)組后不久，孟建南和團(tuán)隊(duì)一起在土耳其出野外。對(duì)當(dāng)時(shí)的他來(lái)說(shuō)，眼前大多是“新鮮事物”。途經(jīng)一處簡(jiǎn)單的地表現(xiàn)象時(shí)，孟建南有些不理解。大部隊(duì)已經(jīng)向前走了好遠(yuǎn)，蒂姆·科斯基又把他拉回那個(gè)地方，手把手地講解。
“我敢問(wèn)，他愿意講，這樣我學(xué)得很快。”孟建南笑著說(shuō)，“王老師經(jīng)常說(shuō)，這是師生間的‘雙向奔赴’。”
讓人類(lèi)更好適應(yīng)地球
為什么這么執(zhí)著冒險(xiǎn)去災(zāi)區(qū)？孟建南說(shuō)，他此次研究的土耳其東部大地震是該區(qū)本世紀(jì)以來(lái)破壞性最大的地震事件，造成慘重人員傷亡。而在中國(guó)的兩次大地震——唐山地震、汶川地震中，我們同樣付出了慘重的代價(jià)。如果人們對(duì)地震、對(duì)地球的認(rèn)識(shí)更深入一些，掌握更確鑿的規(guī)律，也許就能減少很多傷亡。
地震為什么形成？大尺度的地球深部地質(zhì)過(guò)程與小尺度的近地表地質(zhì)過(guò)程如何關(guān)聯(lián)？全球大地構(gòu)造或許能給出答案。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）湖北巴東地質(zhì)災(zāi)害國(guó)家野外科學(xué)觀(guān)測(cè)研究站教授熊承仁表示，包括蒂姆·科斯基在內(nèi)的很多大地構(gòu)造學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家都在開(kāi)展這方面的積極探索。蒂姆·科斯基提出了地球板塊構(gòu)造樣式深時(shí)演化模型，并成功將板塊構(gòu)造理論的新認(rèn)識(shí)新發(fā)展運(yùn)用到礦產(chǎn)和水資源地質(zhì)勘探、地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理的研究中，此次研究便是其中之一。
熊承仁告訴記者，人類(lèi)對(duì)地震的成因、過(guò)程和預(yù)防還需要做更多研究。“震中到底是不是地表破壞最嚴(yán)重的位置，一次地震中最大地表變形出現(xiàn)在何處”等問(wèn)題在學(xué)界也還存在爭(zhēng)議，但觀(guān)點(diǎn)不同并不妨礙各國(guó)科學(xué)家開(kāi)展合作研究或分頭進(jìn)行探索，努力探究真相。
“研究地震就是為了讓人類(lèi)更加了解我們所居住的這顆藍(lán)色星球，更加適應(yīng)它，減少因地震導(dǎo)致的家破人亡、流離失所?！钡倌贰た扑够硎?。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adj3770
鏈接：最新研究：震后地表受破壞最強(qiáng)位置不一定是震中
作者 謝午陽(yáng) 田珺 李思輝
（原載《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2024年1月19日頭版）
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