滿月的時候更容易發生大地震？

一項發表在Nature Geoscience上的新研究指出，由於滿月和新月時的潮汐力最大，可能改變岩石的變形程度、應力分布，因此容易引發更大的地震。

撰文 《環球科學》記者 吳非

每年數百萬起地震在全球各地發生並被地震儀器監測到,其中絕大多數悄無聲息地出現在我們腳下，但有極少數卻會發展成大規模地震，威脅人們的生命財產安全。目前，地震的預報仍然困難重重，但科學家正在揭開地震的本質，開發有效的地震早期預警系統。最近，日本東京大學的井出哲和同事在《自然·地球科學》（Nature Geoscience）上發表文章，提出大地震的發生概率與潮汐應力有關，這一發現或許有助於評估大地震發生的可能性，並為地震預警系統確定地震等級提供幫助。

2009年發生於義大利的一場地震。圖片來源：FLICKR

潮汐力是否可以誘發地震？自19世紀以來，人們就一直試圖找出答案。然而時至今日，科學家仍未得出明確結論。質疑這一觀點的學者認為，潮汐引發的作用力太小了——發生地震時，岩石破裂產生的應力可以達到潮汐力的數千倍，因此潮汐力很難對地震的形成產生影響。

然而，另一類板塊運動——構造震顫（tectonic tremor）卻對潮汐力高度敏感。與普通地震相比，構造震顫的出現的深度更深、強度更弱、持續時間更長——從數分鐘到數周不等。由於能量在這一過程中的釋放速度很慢，因此構造震顫屬於一種慢地震，似乎難以引發大地震。

但在接受《環球科學》採訪時，井出哲表示，由於慢地震與普通地震屬於在斷層不同深部的剪切滑移，因此他和同事認為慢地震很可能與地震相關聯，並且能夠增強地震的強度，誘發大規模地震。在2011年的日本大地震和2014年的智利大地震期間，其他日本團隊就曾觀測到慢地震現象。喬治亞理工學院地球和空間科學系的彭志剛教授（未參與本次研究）也在接受《環球科學》採訪時表示，由於多數大規模地震最初形成於斷層深部，接近慢地震區域，因此這一推論有一定的合理性。

通過構造震顫這一紐帶，井出哲將潮汐力與大地震聯繫起來。為了找出潮汐力對地震的影響，井出哲和同事分析了1976-2015年間全球一萬餘次超過5.5級的地震，他們統計了所有地震發生當日的潮汐力最大值，並與地震前15日內每一天的潮汐力最大值作比較，從而得出地震當日的潮汐力在整個潮汐周期中的相對大小（15表示最大）。他們發現，在12起8.2級以上的地震中，地震當天的潮汐力較大，其排位多集中在10以上。

由於8.2級以上的超大地震樣本容量有限，尚不能得出結論稱這些地震多發於潮汐力較大的階段。為了得到具有統計學意義的結論，研究團隊對數據做了進一步分析，尋找地震震級與潮汐力的相關性。研究人員發現，地震當日的潮汐力越大，大地震出現的比例更高。（見下圖）同時，研究團隊對日本東北部和美國南加州地區的地震數據進行了單獨分析，在對日本東北部的地震分析中，他們同樣找到了震級與潮汐力之間的相關性。由於滿月和新月時的潮汐力最大，這一具有統計學顯著性的結論意味著，滿月和新月時出現的地震為大地震的可能性更大。

全球6.5級以上地震潮汐力與震級的關係圖。藍色、淺藍色和紅色分別表示潮汐力排位較小、中等和較大的情況。上圖中，b值表示大地震的比例，b值越小，大地震的比例越高；下圖橫坐標為震級，縱坐標表示達到該震級的地震出現的概率。（圖片來源：論文原文）

對於這一結果，井出哲認為，大規模地震可能是由小的斷裂逐級發展而成，而應力分布的微小改變都有可能對斷裂的發展起到決定性作用。潮汐力可以增強岩石的變形程度、改變應力分布，因此，當潮汐力較強時，小斷裂更有可能發展成為大斷裂。這一變化的直觀表現就是，5級成長為9級地震的概率是潮汐力較低時的6倍，1級地震發展為9級地震的概率更是提高了40倍。

如果被證實，該研究或許將對地震研究起到重要的推動作用。彭志剛指出，在地震活躍的地區，如果我們能夠精確估算潮汐力的變化，會對地震（尤其是強震）的短期統計預測有非常重大的意義。此外，該研究的結論還可能在地震預警中發揮作用。地震早期預警系統的工作原理是，根據地震最初幾秒內的地震波迅速判斷最終的震級，而把潮汐力引入預警系統後，可能提升震級判斷的準確率。

地震發展過程中力學變化和岩層特性的複雜性使得徹底了解地震、預測地震的夢想仍然很遙遠。但無論是對地震誘發因素的新認識，還是在地震預警等領域取得的進步，都是人類在抵抗地震災害道路上走出的重要一步。正如井出哲在採訪中所言，儘管該結論對於地震預測能力的提升程度遠不足以用於精確預報地震，但它有助於幫助我們揭示地震的本質，這將會是通往地震預報道路上的一塊重要基石。

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