在地震報道中，“震源深度”“震中位置”等字眼經常出現(xiàn)。震源是指地球內部巖層發(fā)生地震的地方，震中即震源上方正對著的地面，從震源到地表的垂直距離就是震源深度。通常情況下人們認為，地震發(fā)生后，相較于其他區(qū)域，震中會受到最大程度的破壞。
中外科學家合作完成的一項最新研究，讓這項“通常認識”有了不一樣的討論。1月19日凌晨，《科學》在線發(fā)表了中國地質大學（武漢）領銜國際團隊的最新研究。研究團隊通過對研究區(qū)域內發(fā)生的地震開展震后地質調查，發(fā)現(xiàn)地震形成的地表最大破壞位置不一定在震中。
蒂姆·科斯基（左）和孟建南（右）。受訪者供圖
“這是一次非常及時、完整且高精度的震后地表記錄，我們的結論可能對傳統(tǒng)觀點提出了‘挑戰(zhàn)’。”論文通訊作者、中國地質大學（武漢）教授蒂姆·科斯基（Timothy Kusky）告訴《中國科學報》。
深入震區(qū)獲得新發(fā)現(xiàn)
蒂姆·科斯基團隊主要從事全球大地構造領域的研究。該領域是交叉型綜合學科，對系統(tǒng)理解多圈層地質過程演化、宜居地球、地質災害和礦產資源的分布起著重要作用。自2009年全職加入中國地質大學（武漢）起，他開始帶領團隊中國青年學者和學生，從堅硬的巖石中挖掘地球早期古板塊構造的奧秘。
“一方面，板塊的構造運動可以形成豐富的礦產資源；同時，也會引起地質災害。”蒂姆·科斯基說，“‘好事’和‘壞事’都會在板塊邊界發(fā)生，它是一把‘雙刃劍’。”
土耳其就位于地震多發(fā)帶。蒂姆·科斯基團隊在國家自然科學基金委重大研究計劃“特提斯地球動力系統(tǒng)”重點項目支持下，自2017年開始在土耳其開展新構造和大地構造演化研究。該研究計劃也是中國國家自然科學基金委第一個系統(tǒng)性鼓勵中國科學家走出國門、在境外開展研究，彰顯中國研究實力和國際視野的重大研究計劃項目。
當?shù)貢r間2023年2月6日凌晨，土耳其東部發(fā)生7.8級地震，9小時后，發(fā)生7.5級的第二次地震。相關資料顯示，土耳其此次發(fā)生的“雙震”是該區(qū)本世紀以來破壞性最大的地震事件。
首震發(fā)生10天后，團隊成員、中國地質大學（武漢）博士生孟建南就前往震區(qū)開展震后地質調查。現(xiàn)場，他對該次地震事件造成死海斷層、東安納托利亞斷層的地表位移進行系統(tǒng)實地測量，并選取代表性區(qū)域，對地震導致的地表破裂進行厘米級的無人機填圖，并以數(shù)字地圖的形式永久保存。
“我們通過無人機航拍進行現(xiàn)場考察、詳細測量并建模處理。”論文第一作者孟建南告訴《中國科學報》，“相比于衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這項研究的精度達到了厘米級，是非常及時、高精度的震后地表記錄。”
團隊研究發(fā)現(xiàn)，本次地震事件中，地表破壞最大的位置距離震中47.5公里，而地震震中位置未見顯著的地表破裂，地震活動與地表破壞程度并非簡單的距離關系。這與此前普遍認為的“震中為地表破壞最大位置”的觀點不同。
頂住壓力進行實地考察
這不是孟建南第一次去土耳其。此前，他跟隨導師在重點項目執(zhí)行期間學習過震區(qū)活動構造研究方法，也在土耳其接受過國家留學基金委聯(lián)合培養(yǎng)，也多次前往相關區(qū)域進行實地考察，其讀博期間的研究數(shù)據(jù)也大多在土耳其收集。
但這一次，不確定因素多了不少。由于震后現(xiàn)場比較混亂，土耳其方的合作者并不建議這么著急趕過去。“做地質研究，實地考察是必不可少的。我的想法是，這是我研究區(qū)域里發(fā)生的大事，雖然有一定風險，還是應該去看一看。”孟建南說。
“當時也糾結了一下。”論文共同作者、中國地質大學（武漢）教授王璐說，“我們聯(lián)系了救援隊的人，通過各種渠道了解當?shù)氐那闆r，要為學生的安全負責。”
在充分考慮安全、多次討論之后，孟建南出發(fā)了。帶著航拍無人機，搭乘國際航班，經土耳其首都伊斯坦布爾轉機，飛抵震區(qū)附近的加濟安泰普。
到達震區(qū)后，眼前的景象讓孟建南震驚。在他拍攝的一幅幅高清航拍圖上可以看到，地表像是被撕開了一條條大口子，住宅區(qū)破碎倒塌，公路、農田“錯位”，到處是賑災的帳篷……
在這樣的條件下，孟建南開始了為期一個月的實地考察。
《科學》編輯主動增加版面
他利用無人機，記錄當?shù)氐乇沓霈F(xiàn)的破裂，以便后期判斷板塊運動方向；測量斷層造成的地表位移，并將收集到的數(shù)據(jù)建模處理，以便后續(xù)制作數(shù)字填圖。
“這些是很寶貴的痕跡，但它們不容易被保存。”孟建南說。事后證明，團隊當時的選擇是正確的。在孟建南離開震區(qū)后不久，當?shù)匕l(fā)生洪水，地表這些信息被沖刷殆盡。
好在，團隊將它們完整地記錄了下來。“這些資料會作為論文的補充材料一并共享。”蒂姆·科斯基告訴記者，因為此次及時、高精度的震后地表記錄十分寶貴，《科學》編輯非常欣賞，主動聯(lián)系團隊提出為這項研究增加刊發(fā)版面，將版面從原來的4個版擴充到12個版。
就這樣，這篇及時記錄震后地表破裂特征、清晰展示其在不同斷裂系統(tǒng)中傳播規(guī)律、揭示多個轉換型板塊邊界對板塊運移響應的研究論文問世，這為進一步研究地震事件對人類社會的直接影響提供了重要參考資料。
為做研究甘愿延遲畢業(yè)
全球大地構造是學科交叉型綜合學科，曾經也是國內高校較為薄弱的學科之一。2013年，蒂姆·科斯基著手創(chuàng)立中國地質大學（武漢）全球大地構造中心，帶領師生開展跨學科交叉和國際合作研究，將大量時間和精力投入到野外考察和對中國學生的指導中。
蒂姆·科斯基認為，野外工作是地質工作者獲取第一手數(shù)據(jù)最重要的環(huán)節(jié)。在野外實習和科考途中，團隊師生雖然面臨各種挑戰(zhàn)，但仍堅持克服。
孟建南就深受其影響。按原計劃，他將在2023年夏季畢業(yè)。當年2月土耳其地震發(fā)生時，他正在準備畢業(yè)論文。如果前往震區(qū)，勢必會影響畢業(yè)論文以及后續(xù)相關事項的進度。
“我們討論過這個問題。（地震）這個事情這么大，延期畢業(yè)就延吧，畢竟這是我的工作，我想在博士階段把它完成。”孟建南說。
這也不是他第一次提到“延遲畢業(yè)”。在團隊教授王璐眼中，蒂姆·科斯基的悉心指導很重要，孟建南自身的內驅力同樣重要。
2017年，孟建南聯(lián)系王璐，希望王璐指導自己開展博士階段的學習。因為研究背景及方向的差別，王璐將孟建南推薦給團隊“大拿”蒂姆·科斯基。
“小孟很打動我的一點，是他的內驅力。”王璐回憶，“當年他進我們辦公室說的第一句話，就是即便推遲畢業(yè)，也愿意多花比別人多的時間，補上地質知識的缺口。”
進組后不久，孟建南和團隊一起在土耳其出野外。對當時的他來說，眼前大多是“新鮮事物”。途經一處簡單的地表現(xiàn)象時，孟建南有些不理解。大部隊已經向前走了好遠，蒂姆·科斯基又把他拉回那個地方，手把手地講解。
“我敢問，他愿意講，這樣我學得很快。”孟建南笑著說，“王老師經常說，這是師生間的‘雙向奔赴’。”
讓人類更好適應地球
為什么這么執(zhí)著冒險去災區(qū)？孟建南說，他此次研究的土耳其東部大地震是該區(qū)本世紀以來破壞性最大的地震事件，造成慘重人員傷亡。而在中國的兩次大地震——唐山地震、汶川地震中，我們同樣付出了慘重的代價。如果人們對地震、對地球的認識更深入一些，掌握更確鑿的規(guī)律，也許就能減少很多傷亡。
地震為什么形成？大尺度的地球深部地質過程與小尺度的近地表地質過程如何關聯(lián)？全球大地構造或許能給出答案。中國地質大學（武漢）湖北巴東地質災害國家野外科學觀測研究站教授熊承仁表示，包括蒂姆·科斯基在內的很多大地構造學領域科學家都在開展這方面的積極探索。蒂姆·科斯基提出了地球板塊構造樣式深時演化模型，并成功將板塊構造理論的新認識新發(fā)展運用到礦產和水資源地質勘探、地質災害形成機理的研究中，此次研究便是其中之一。
熊承仁告訴記者，人類對地震的成因、過程和預防還需要做更多研究。“震中到底是不是地表破壞最嚴重的位置，一次地震中最大地表變形出現(xiàn)在何處”等問題在學界也還存在爭議，但觀點不同并不妨礙各國科學家開展合作研究或分頭進行探索，努力探究真相。
“研究地震就是為了讓人類更加了解我們所居住的這顆藍色星球，更加適應它，減少因地震導致的家破人亡、流離失所。”蒂姆·科斯基表示。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adj3770
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