中大研究首次發現 堰塞湖可引發地震

香港中文大學的研究團隊發現,山崩形成的堰塞湖會增加地下壓力,反向引發地震,首次證實地表災害與地震存在互為的因果關係,扭轉了傳統對地震成因的理解,對於未來的風險管理和預測帶來重要啟示。

台灣花蓮4月3日發生7.2級大地震,至今已造成13人死亡、1145人受傷。地震專家相信,花蓮地震屬於逆衝型地震;簡單地說,斷裂可以理解成兩側岩塊之間的裂縫,一旦地殼受力發生斷裂,斷面兩側岩層發生相對位移,而斷面並不是垂直的,斷面兩側分成為上、下兩塊。每當板塊受到擠壓,板塊往上移動,便會發生逆衝型地震。

翻查資料,2008年四川省汶川發生的8級地震、2004年引起南亞大海嘯,造成至少23萬人死亡的蘇門答臘9.1級地震、2011年導致福島核電廠反應爐融毀和海嘯,摧毀了宮城縣和岩手縣沿岸多個市鎮的日本東北地區9級地震,均屬逆衝型地震。因此,傳統上認為,地震主要是由地殼板塊移動等地質變化引起的,山崩導致堵塞河床形成堰塞湖,只是地震帶來的後果。

西藏白格村山崩後 一周震逾60次

香港中文大學的研究團隊發現,山崩形成的堰塞湖會增加地下壓力,反向引發地震,首次證實地表災害與地震存在互為的因果關係,扭轉了傳統對地震成因的理解,對於未來的風險管理和預測帶來重要啟示。研究結果已在國際學術期刊Nature Communications上發表。

2018年西藏自治區白格村發生兩次山崩,兩次崩塌物的體積共達3300萬立方米,相當於1.3萬個奧運標準游泳池,形成堰塞湖。中大地球與環境科學課程團隊及後觀察到,山崩後一周內該區發生超過60次地震,頻率超出堰塞湖形成前20倍,其中一次震級達到尼克特制2.6級。

2018年西藏自治區白格村山崩,形成堰塞湖。(中大理學院地球與環境科學課程簡報)
2018年西藏自治區白格村山崩,形成堰塞湖。(中大理學院地球與環境科學課程簡報)

陳衍佐教授:地表災害引發地震,扭轉傳統認知

研究團隊透過分析基於人工智慧方法構造的高精度地震目錄,以及建立地震應力觸發模型,證實上述地震很可能由該堰塞湖的重力加載和流體壓力擴散引發。

領導研究的中大理學院地球與環境科學課程助理教授陳衍佐博士表示,這項研究已開展約一年半,首次證實了地震可以由地表自然災害引發。他解釋,當崩塌物阻塞河谷或河床形成堰塞湖,水位上升使水壓增加,從而增加對地下的壓力;堰塞湖的湖水同時會擴散到地下孔隙並增加孔隙壓力,在兩者的聯合作用下,附近斷層便進一步滑動引發地震。

陳衍佐教授表示,堰塞湖的水位上升使水壓增加,對地下的壓力相應增加;湖水擴散到地下孔隙又會增加孔隙壓力,使附近斷層進一步滑動,引發地震。
陳衍佐教授表示,堰塞湖的水位上升使水壓增加,對地下的壓力相應增加;湖水擴散到地下孔隙又會增加孔隙壓力,使附近斷層進一步滑動,引發地震。

研究團隊認為,研究結果對未來的地震風險管理極具意義,例如2008年汶川地震引發了超過10萬次山崩,並形成了數百個堰塞湖,它們可能是當年部分後續地震的因素之一;研究也證實了地表自然災害與地震可以互為因果,甚至可能形成一個災害循環。

研究團隊又認為,經常出現大型山崩並形成堰塞湖的地區,例如中國西南部和喜馬拉雅山等地震活躍的高山地區,未來做自然災害風險評估時,可能需要考慮到堰塞湖引發地震的連鎖效應,尤其在發生大型山崩後,有關地區的緊急應變部門要為可能出現的地震做好準備。

2008年四川省汶川大地震,引發了超過10萬次山崩,並形成了數百個堰塞湖。(Shutterstock)
2008年四川省汶川大地震,引發了超過10萬次山崩,並形成了數百個堰塞湖。(Shutterstock)

劉敏博士:氣候暖化冰川成湖,增加地震風險

中大理學院地球與環境科學課程博士後研究員劉敏博士指出,氣候暖化使冰川融化,將導致冰川湖的體積及重量增加,形成類似堰塞湖的結構,並可能透過類似的機制引發地震,因此氣候暖化可能增加一些高風險地區地震的頻率。

陳衍佐教授補充說,未來將進一步研究世界其他地區是否曾出現類似白格村山崩引發地震的現象,以了解這種現象的規模和普遍性,並會了解擁有類似堰塞湖的結構,例如冰川湖與引發地震的關聯。

劉敏博士指出,氣候暖化使冰川融化,將導致冰川湖的體積及重量增加,形成類似堰塞湖的結構。
劉敏博士指出,氣候暖化使冰川融化,將導致冰川湖的體積及重量增加,形成類似堰塞湖的結構。

他指出,白格村大型斜坡數十年來一直緩慢移動,卻在2018年突然崩塌,導致使超過12萬人須緊急撤離。團隊希望能進一步研究緩慢移動的大型斜坡瞬間崩塌的機理,以了解是否存在可預測突發性山崩災難的方法。

本社編輯部