咱們現在要想知道哪裡發生了地震,只要搜尋地震臺網記錄就一目瞭然,時間、震中位置、震級,點點滑鼠,地震三要素輕鬆齊活。
如果你是專業研究人員,還能接觸到不同臺站接收的地震記錄。這一切都有賴於現代地震監測技術手段的進步和發展。
在現代的地震儀發明之前,地震的記錄主要依靠各種文獻中的記載來還原,但是問題也顯而易見,就是資料的詳盡程度不一樣,會使人們的判斷與實際情況產生偏差;而有些歷史上曾經發生過的地震,因為缺少文字的記載而被忽視掉,讓現代人在研究歷史地震時不能得到全面的認識。
一切都是“託”現代科學的“福”,專門研究歷史地震的一門地震學科——歷史地震學中的一些新方法、新技術的應用,在部分程度上完善了歷史記錄上的不完善。
歷史地震研究人員極力在其他領域尋找研究的渠道及可能性,比如生物檔案。
生物檔案是啥?
最直接的就是樹木的年輪。
我們基本上都有閱讀樹木年輪的知識,甚至還掌握透過年輪分辨南北方向的經驗,這就是生物檔案的一種。研究人員在解讀生物檔案,佐證地震資訊方面又開拓了新思路。
比如地震期間海岸的突然下沉可能會淹沒並殺死近岸植被,而震動引起的根系損傷和碎片損傷可能會抑制樹木生長,並被記錄在年輪中。
如果旁邊的,或者有“競爭”關係的樹木因地震而死亡,樹木的生長也可以得到增強,小樹變大樹,大樹變得更大。
地震還可能使土壤滲透性增加而提高地下水位,從而使樹根更容易吸收到水份。1995年的一項研究已經表明,一場4.6級的地震足以對樹木生長產生顯著影響。
與過去地震震動的地質檔案相比,樹木具有一些優勢。
樹木分佈範圍廣泛,因此可以更好地定義地震的震級和位置,並且樹木年輪提供的資料可將事件年代精確到年,比大多數地質年代學工具更準確。
事實上,除了分析年輪的寬度,還可以考慮地震對當地水文造成的可能影響。地震影響地下水位升降,甚至會影響周邊河流流量,這種影響可以持續數週到數月,直至當地地下水迴圈重新達到平衡。
新的研究表明,一些強烈的地震可以增加土壤水分,有利於樹木生長。這些樹木短暫的“福利”在木細胞中留下了特徵,可用於更好地檢測和確定古代地震的年代。
2010年2月27日智利馬烏萊發生8.8級地震,地震和隨之而來的海嘯摧毀了智利沿海的部分地區,造成數百人死亡,並影響了200餘萬人, 是當地自1960年智利9.5級大地震後震級最大的地震。有研究人員關注了這次地震與樹木生長之間的關係。
當時有水文研究人員正在河谷研究沉積物運輸,當他們經歷了這次地震後返回其中一個河谷時,發現那裡的溪流流速更快。所以研究者懷疑馬烏萊地震振動了土壤並使其滲透性增強,使地下水更容易從山脊流入山谷。這也就意味著,地震可能改變了山坡和山谷樹木的生長格局,山坡上的樹木變得更缺水,山谷裡的樹木喝的更飽了。
他們對樹木取樣後,不僅觀察樹木年輪內細胞的大小和形狀如何變化,還測量了這些細胞中碳同位素的變化。因為在光合作用過程中,樹木吸收的C12比C13多,如果C12含量增多,可以說明樹木進行了更多的光合作用,長得更快更大了。
他們發現,在馬烏萊地震後的持續數週到數月的時間內,谷底的樹木生長變快了——雖然肉眼無法辨別,但透過顯微鏡可區分出來——這種增長與大暴雨後樹木的增長一樣強勁。而且試驗後的觀測結果也證明了此前的預測,地震後山脊上的樹木生長得更慢。
有研究人員評論說,該技術可用於識別地震和其他導致樹木短期增長影響的事件,如果按以往只考慮年輪寬度的方法來看,很可能會忽略這些事件。由於樹木年輪只是反映了每年的平均增長,因此使用它們來識別地震、火山爆發和海嘯的研究,最多隻能將事件追溯到最近的年份。
透過將細胞性狀與碳同位素資料相結合的方法,反推地震發生時間,可以將馬烏萊地震發生的時間視窗定位精確到月份。
當然,下一步的工作是在不同的地點重複這項研究,看看該技術是否適用於不同的樹種和氣候條件,研究者預計這種新方法在相對乾旱的地區效果最佳,在這些地區,樹木更缺水,額外的水會導致樹木“倍加珍惜”,長得更快更大。
有研究人員預計,有朝一日,這種方法可能用於識別數千年前發生的地震,或者其他影響植物生長的事件,生物記錄結合地質記錄將會建設更為立體的資料體系。對古代地震和其他影響地下水的事件做更準確的記錄,對地質學、水文學乃至對社會也很重要。
參考文獻:
Trees Talk Tremor—Wood Anatomy and 13C Content Reveal Contrasting Tree-Growth Responses to Earthquakes Christian H. Mohr
Earthquakes boost tree growth——Short-term fertilizing effect leaves signatures in wood cells Ambyelise Cutts