2025年,俄罗斯堪察加半岛发生了一场8.8级大地震。消息传来的时候,美国加州大学河滨分校的两位地球物理学家加雷斯·范宁(Gareth Funning)和阿克塞尔·佩里奥拉(Axel Periollat)并不意外。几年前,他们就在地图上圈出了那个位置。
他们没有预测出地震发生的时间。他们猜中的是地点。
这听起来像是一句废话。地震带谁不知道?环太平洋一圈,教科书上画得明明白白。但问题在于,同一条地震带绵延几千千米,具体哪一段会先断,差别巨大。就好比你知道一根绳子迟早会断,但不知道断点在哪儿,那准备工作就没法集中力量。
范宁和佩里奥拉盯上的是俯冲带。地球的板块不是平铺在桌面上的,有些地方一块板会钻到另一块下面去,这个过程叫俯冲。俯冲带是地球上最大地震的产房,8.5级以上的巨震几乎全出在这儿,毁灭性的海啸也大多由此而来。
两块板俯冲的时候,交界面并不是顺滑的。有些地段像涂了润滑油,板块缓慢滑动,能量边攒边释放;有些地段却死死咬合在一起,一动不动。这些咬合的区域,地质学上叫凹凸体。凹凸体就是定时炸弹的引信,摩擦力把两块板锁住,应力年复一年地堆积,直到有一天锁不住了,所有能量在几秒到几分钟内猛烈释放。
关键在于,锁住的过程不是无迹可寻的。板块虽然每年只移动几厘米,但这几厘米的形变会传导到地表。GPS能测到这种缓慢的地面移动。范宁和佩里奥拉开发了一套算法,用GPS数据反推断层面上哪些区段正处于锁定状态,正在默默积攒应力。
他们用这套方法分析了堪察加俯冲带,数据集并不算大,但算法圈出了一块明确的锁定区域。后来地震来了,断层破裂恰好发生在那个区域里。佩里奥拉说,看到预测与实际如此吻合,证实了这一方法确实大有潜力。
这项研究最近发表在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上。
1952年,堪察加还发生过一场9级巨震,引发了巨大的海啸。2025年这次虽然也是大震,海啸却小得多。研究者认为,两次地震虽然发生在同一个区域,断层破裂的方式不同。2025年这次,断层最浅的部分滑动幅度比1952年小,而浅层滑动恰恰是掀起海啸的主力。同一个地方,同样的板块,同样的俯冲,结果却可以截然不同。
范宁和佩里奥拉的团队正在把方法推广到其他俯冲带,包括日本、墨西哥、新西兰和北美太平洋西北部。每个地方都有自己的麻烦。有些俯冲带释放能量的方式不是猛烈的地震,而是持续数天甚至数周的缓慢滑动,不震但也在动。
他们甚至在试着把类似思路用到加州的断层上。旧金山湾区的海沃德断层就同时存在缓慢蠕动和锁定两种区段,在运动行为上跟俯冲带有相似之处。范宁说,他们正在研究能不能用同样的方法找出最可能发生未来地震的段落。
不过,最大的障碍在海底。世界上许多最危险的断层藏在大洋之下,陆地上的GPS站够不着。日本已经在海底布设了声学仪器,用来测量海底的缓慢形变,智利和太平洋西北部也在酝酿类似的计划。最近发射的一颗卫星将来或许能填补一部分空白,但目前,大片海域仍然是监测盲区。
范宁说:知道哪里危险,不等于知道什么时候会震。尤其在他们生活的南加州,问题从来不是会不会震,只是什么时候。再精确的定位也替代不了日常的防震准备。
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图一:地震仪记录到的地震波形,图源:Petrovich9/iStock/Getty图二:两块板块相向滑动形成俯冲带的示意图,图源:Naeblys/iStock/Getty图三:俄罗斯堪察加半岛的间歇泉谷,图源:Oleg Elagin/iStock/Getty
信源:Bernstein, Jules. "New Method Predicts Where Massive Earthquakes Will Strike." UCR News, UC Riverside, 4 Sept. 2026


