地震“慢镜头”

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利用早期的全球定位通信卫星（GPS），德雷奇特在加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华岛建立了四个监测点，他的初衷是通过观察它们随时间变化的位置移动，发现太平洋西部地区地震时的地面移动情况。而让他意想不到的是，他在该岛南部艾伯特海岬的监测点发现了一种奇特的地震“慢动作”——每隔一两年时间，这里的地质板块会向西慢慢移动，历时几星期后停止，如此周而复始。说它奇特，是指这样的地质活动太过缓慢，不会形成地震，但与正常的地层蠕动相比，它又太快了。

在发现地震“慢动作”现象20年后，德雷奇特和他的同事们才认识到，对于地震科学研究来说，他们在艾伯特海岬的发现有多么重要。这种缓慢的地震活动现在被称为“慢滑移”，通常在地质断层两侧以同样的距离移动时发生。与大地震不同的是，它不是在几秒钟内瞬间发生，而是缓慢地进行，时间可持续几个星期甚至几个月，就好似大地震的“慢镜头”。科学家认为，它像地震，所不同的是，它的速度非常缓慢。

地质学家如今正在对慢地震现象进行研究，从日本到新西兰到哥斯达黎加，都是他们密切关注的地方。最近发生的几次大地震（包括2011年的日本东北大地震）都表明，周期性的慢滑移活动有可能是大地震的先期预兆，而对慢滑移现象的研究或许可以帮助科学家更准确地预测下一次大地震。

慢滑移与应力积聚和释放

艾伯特海岬跨越美国西北角和加拿大不列颠哥伦比亚省西南部，这一跨境地质带被称为卡斯卡底古陆，是由巨大的胡安德富卡板块俯冲至北美板块下方形成的。当前者滑向后者下面时，应力渐渐积聚起来，而在地震发生时，这些应力就被释放出来，压力得到缓解。最近的一次大逆冲型地震（世界上最大级别的地震，发生在俯冲带）发生于1770年，在那次大地震中，卡斯卡底古陆海岸线沿岸的许多树木都被地震引起的海啸淹死，惨烈的大地震在沿岸还留下了其他许多无声的证据。

当一个地质板块向另一个地质板块俯冲时，可一直向下俯冲50千米，导致地壳温度骤然升高，使脆弱的地壳变得更加容易滑动，而流动的岩浆则缓解了压力的积累。在地壳上层的坚硬部分和下层的流动部分之间的区域被称为“过渡区”，如今被更准确地称为“慢滑移区”，慢滑移事件就发生在这个过渡区里。慢滑移区也是科学家了解最少的区域。

慢滑移事件可帮助科学家更好地估算俯冲带所有板块活动的应力积聚和释放情况，一次慢滑移事件释放的应力可相当于里氏7.0级甚至更大级别地震释放的应力。科学家说，这是地震研究中的一个非常重要的组成部分，但由于不知道它的存在，很多年来，我们错失了太多了解它的机会。

在有些地方，慢滑移就像钟表发条一样慢慢地释放着应力，例如卡斯卡底古陆慢滑移事件发生的周期大约为15个月。而在另外一些地方，更多的慢滑移事件是偶发性的。在某些地区还可能有不只一种慢滑动模式，例如在日本，既有每3～5年发生一次的周期较长的慢滑移事件，持续时间可长达好几个月，也有一些历时很短但更为频繁的慢滑移事件。

除了卡斯卡底古陆之外，日本也是世界上研究慢滑移最好的地方。1995年破坏性的神户大地震之后，日本各地都安置了许多复杂的地震检测仪器。本世纪初，日本研究人员在日本西南部地区发现了间歇性的较为微弱的地震“震颤”。这种震颤在地震数据读数器上显示为波浪型的线条，就像暴风雨中的背景噪声。

这种震颤通常伴随着慢滑移，发生在慢滑移之前或之后，有时则根本不出现慢滑移。偶尔震颤会以反方向运行，有时还会明显加速。科学家对于这些现象目前还了解太少。

慢滑移和震颤可能代表了地下深处地震活动的两个方面：由于慢滑移过于缓慢，通常不会产生地震波；在偶然的情况下，断层两侧的某些部分可能因迅速滑移而产生比背景噪声稍高一些、勉强能够检测出来的地震波。

慢滑移或酝酿超级地震

但是，寻求这类问题的答案非常重要，因为这事关对大地震发生风险的预测。科学家说，卡斯卡底古陆的下一次大型逆冲断层超级大地震或者即将来临，或者已过了预期的时间，随时可能爆发。然而，令人担忧的是，这一地区的建筑规范和地震预防措施目前还远远落后于加利福尼亚州的地震活跃区。2009年发表的一篇论文称，慢滑移正在卡斯卡底古陆的地底深处发生，一旦超级大地震发生，地震袭击将远远深入内陆地区，生活在华盛顿州西部地区和加拿大一些地区的人们都将受到地震的影响，而不仅仅是海岸地区。

迄至今日，已经检测到的最大的慢滑移事件于2010年发生在卡斯卡底古陆。当年8月下旬，地震仪检测到温哥华岛南部的震颤。随着时间的推移，震颤向南延伸到华盛顿州，最远至西雅图。直到10月中旬，震颤才渐渐止息，总共持续了42天，其中震颤时间总计为618小时。这是迄今检测到的持续时间最长的一次慢滑移事件。这一地区的慢滑移事件至少已发现了6次，但之前的慢滑移事件都不像这一次持续了如此长的时间。

最大的问题是，卡斯卡底古陆的慢滑移事件究竟意味着什么？一些科学家认为，慢滑移有可能会增加俯冲板块某个特定部位的应力。对发生在2009年8月的一次卡斯卡底古陆慢滑移事件的研究表明，震颤主要集中于断层滑动最快的部位。如此来看，慢滑移有可能将应力转移并加载到板块的某个部位，发生大地震时，这些部位可能更易断裂。

理论研究也支持了这种说法。有科学家利用计算机模拟慢滑移事件发生时各种因素，如俯冲带的流体压力、热传输和摩擦力等的变化。结果表明，慢滑移事件可能导致滑动失控，这种失控在大型逆冲断层地震发生时将达到高潮。但到目前为止，科学家既无法提前预知是否将发生慢滑移失控，也无法预知何时会失控。

地震科学研究的另一个挑战是了解大地震是否因慢滑移而触发。据认为，1999年发生在土耳其伊兹米特的地震可能是这样，2011年3月的日本东北地震可能也是这样。

一个日本地震研究团队在日本东北大地震之前，发现了两次靠近地震震中的慢滑移事件。第一次慢滑移从2011年2月中旬持续到2月底，随后发生了震级为7.3级的大地震，这次慢滑移事件也成为大地震前最大的一次前震。紧接着开始的第二次慢滑移缓慢向西移动，其抵达的海底在之后发生的9.0级大地震中断裂。

尽管有了这些发现，科学家仍然不明白所有这一切究竟意味着什么：是慢滑移直接引发了地震，还是慢滑移只是与地震相关，但并非直接原因？

慢滑移与地震预测研究

要确定这一点，一种方法是监测分析大地震之前与之后的慢滑移所起的作用，但这样的监测对于日本来说十分困难，因为日本大部分的俯冲板块都被深埋在远离海岸的海底。不过，对于哥斯达黎加来说，监测慢滑移相对容易一些，因为那里的地壳板块向下潜入到相当接近尼科亚半岛的地方，距离海岸线大约15千米，这意味着科学家可以在陆地上设置监测站，近距离地了解地壳表层正在发生的事情。

目前，一个美国科学家团队在尼科亚半岛上建立了GPS检测点，并安置了地震检测仪器。他们发现，较大的慢滑移事件往往伴随有震颤发生，大约每两年发生一次，最近一次是在2011年夏天。据此推算，下一次较大的慢滑移事件可能开始于2013年夏天。

2012年9月，哥斯达黎加在发生7.6级地震的几星期前曾有过一些震颤活动。由于已经知道这里的俯冲带酝酿一场大地震的条件已经成熟，所以科学家事先设置了一些地震检测仪器，他们正好抓住这个很好的机会监测板块边界，以观察断层破裂之后的活动情况。

还有科学家正在观察从该俯冲带向北直到更远的墨西哥瓦哈卡州的情况。2012年3月，7.4级地震发生的几个月前，那里的慢滑移活动（而不是震颤）明显增强。慢滑移似乎随着时间的推移渐渐转移，它最终所到达的地方或许就是大地震发生的地方。科学家说，每次慢滑移事件之后不一定会发生大地震，但慢滑移事件的出现确实增加了大地震发生的概率。

地震学家正在收集更多的现场数据，以研究慢滑移现象的发生和影响，还有一些科学家试图让计算机更好地模拟卡斯卡底古陆、哥斯达黎加等地的地震慢动作，以了解慢滑移的一些物理学原理。

除此而外，还有没有方法更好更多地了解慢滑移？一种设想是用钻头直接钻入断层检测慢滑移情况，研究慢滑移现象的一些特征，如流体如何在岩石上滑移，以及断层各部分应力的变化和差异等。一个美国科学家小组将目光投向日本的“地球号”深海钻井船。与其他研究船只相比，它可以钻探到更深的海底。科学家正在争取获得支持，钻探进入新西兰海岸外的希库朗伊俯冲带，在那5～15千米深处的地方，慢滑移以18～24个月的周期周而复始地发生着。

对于地震预测来说，发现慢滑移现象的意义也许非同寻常。如果科学家的想法是正确的，利用地震慢动作来预测下一次大地震也许真的可以梦想成真。

地质学家利用GPS卫星定位检测被称为“慢滑移”的缓慢地壳运动。右图为华盛顿州奥林匹斯山的地震监测点。

1700年卡斯卡底地震

1700年卡斯卡底地震是1700年发生在卡斯卡底隐没带的一场矩震级为8.7至9.2的大型逆冲区地震。这场地震源于太平洋下的胡安德富卡板块，该板块起于加拿大西南部不列颠哥伦比亚的温哥华岛中部，沿太平洋西北地区海岸伸展。这场地震造成的断层长度约为1000千米，平均落差约20米。这场地震还造成了袭击日本沿岸的海啸，同时也可能是美国俄勒冈州著名地质结构“众神之桥”的成因。右图为俄勒冈州现代修建的同名大桥桥墩上绘制的“众神之桥”。

胡安德富卡板块向北美板块下面俯冲，两个板块在靠近地面的地方卡在一起并互相挤压，而在地下深处则有规律地缓慢滑动。周期性的慢滑移

每隔15个月左右，加拿大不列颠哥伦比亚省艾伯特海岬GPS监测点的慢滑移便会渐渐向西移动，暂时性地扭转其向东漂移的活动（用红色圆点表示），这种突然性的逆转运动是地下深处正在发生慢滑移的信号，通常持续几个星期至几个月（蓝色圆点代表南北方向的运动）。

慢滑移事件往往伴随着震颤活动（上），它出现在地震记录图上的信号同普通地震信号（下）是完全不一样的。

2012年8月和10月之间，太平洋东北地区经历了有史以来持续时间最长的慢滑移事件。 它开始于加拿大的温哥华岛（红色圆点），在几星期内向南转移，进入奥林匹克山脉，最终深入华盛顿州（蓝色圆点）。