地球物理学:一场令人惊讶的级联地震
2016年新西兰凯库拉地震造成了广泛的破坏。慕尼黑的路德维希-马克西米利安大学(LMU)的研究人员在超级计算机SuperMUC上进行的模拟实验的帮助下，剖析了它的机制，揭示了关于地震物理的惊人见解。
2016年发生在新西兰南岛的凯库拉地震(7.8级)是世界上最有趣、记录最完整的地震事件之一，也是最复杂的地震之一。这次地震显示出许多不寻常的特征，而其背后的地球物理过程一直是争议的焦点。LMU的地球物理学家Thomas Ulrich和Alice-Agnes Gabriel博士与位于Valbonne的Cote d'Azur大学和香港理工大学的研究人员合作，以前所未有的逼真度模拟了地震的过程，阐明了这种罕见的多段地震的动态原因。这是提高世界其他地区地震危险性评估准确性的重要一步。
根据研究，凯库拉地震是有史以来最复杂的一次地震，并引发了一系列重要的问题。其最显著的特征之一是，它导致了一个断层网的20多段连续断裂。观察受地震影响的地表断层模式，你会发现断层之间有超过15公里的巨大裂口。到目前为止，对地震危险性的分析一直基于这样的假设，即相隔5公里以上的断层不会在一次事件中断裂。第二个不同寻常的发现是，尽管地震开始于陆地，但它也导致了该地区自1947年以来有记录的最大海啸。这表明，地下断裂最终触发了海底的局部位移。
通过模拟所提供的洞见，现在对地震断层断裂序列的原因有了更好的理解。模型包含了断层破坏的基本地球物理特征，并真实再现了地下岩石断裂和产生地震波的过程。该模型证实了凯库拉地震包含一个复杂的断层断裂级联，以之字形传播。沿单个断层系统的传播速度并不异常缓慢，但断层网络的复杂几何形状和断层段之间过渡的延迟导致了曲折的断裂路径。虽然几十年来积累起来的大量构造力似乎直观上是引导地震穿过如此复杂的断层网所必需的，但研究认为，所需的力却相当微弱。这样一个弱负载断层的破裂是由断层下方非常缓慢的滑移或蠕动推动的。在断层下方，由于流体的存在，地壳更具延展性，摩擦阻力也较低。此外，高的破裂速度通常会导致摩擦阻力的迅速消散。
研究人员表示，他们的模型可能有助于提高对某些地区地震灾害的估计。目前的危险评估需要对有关地区的断层系统进行仔细的测绘，然后估计它们在地震应力作用下易破裂的程度。地震建模现在正成为快速地震响应工具集的重要组成部分，并通过提供物理驱动的解释来改进地震易发区的长期建筑规范，这些解释可以与现有的数据驱动工作协同集成。
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