专家预测波多黎各还将发生数十次地震余震

理查德·阿斯特 (Richard Aster) 是科罗拉多州立大学地球物理学教授兼系主任。

本文最初发表于The Conversation

2019 年 12 月 28 日左右，波多黎各南部发生多起强烈且破坏力强的地震，造成至少一人死亡，多人受伤，多栋建筑倒塌，包括瓜尼卡镇的一所多层学校，幸运的是当时学校里空无一人。这些地震是 1918 年以来波多黎各遭受的破坏力最强的地震，该岛自 2020 年 1 月 6 日起处于紧急状态。

这一系列地震包括印第奥斯镇附近和波多黎各西南海岸的陆上和海上地震。到目前为止，已发生 11 次前震，即在最大地震或主震之前发生的较小地震，震级为 4 级及以上。1 月 6 日（震级 5.8）和 1 月 7 日（主震 6.4 级）发生了大地震，随后发生了多次大型余震。

像我这样的地震学家一直在努力更好地了解地震，包括在地震发生前、发生中和发生后，改进帮助弱势群体的方法。地震的物理原理极其复杂，但我们在强震序列中实时预测未来地震的能力正在不断提高。

预测地震并不是严格的预测——它更像是天气预报，科学家根据已经发生的地震，使用控制地震行为的既定统计规律来估计未来地震活动的可能性。

海底断层带

波多黎各横跨加勒比海板块和北美板块之间的复杂边界，这两个板块在这一地区以每年约 2 厘米的相对速度相互滑动。在地质史上，这种运动形成了穆埃托斯海槽，这是岛屿南部海底一个 15,000 英尺深的洼地。

该板块边界布满了相互连接的断层结构。目前的活动发生在至少三个相互关联的大断层上及其附近。

断层是坚固岩石之间预先存在的薄弱区域。当受到出奇小的力（应力）变化时，它们会迅速滑动，从而引发地震。断层滑动的“一触即发”性质意味着预测单个地震的准确时间、位置和规模极具挑战性，甚至是不可能的。

在地震序列中，随着地球内部应力逐渐重新分布，变化的应力作用于附近的断层系统。这一过程会产生数千次持续的余震。

许多地震序列都是从主震开始的。但科学家事后发现在主震之前发生了前震的情况并不罕见。地震仪器和分析的改进正在帮助科学家更频繁地探测前震，尽管我们还没有弄清楚如何实时识别它们。

一次冲击会引发另一次冲击吗？

一个多世纪以来，研究人员已经知道，主震后地震发生率会以统计方式下降。地震序列中地震的震级与相对次数之间也存在着明确的关系。在大多数地震活跃地区，震级每下降一个单位（例如从 4.0 级下降到 3.0 级），人们在给定时间段内经历的 3 级地震是 4 级地震的 10 倍左右。

利用这种统计关系，我们可以在地震序列进行时预测未来地震发生的概率和规模。换句话说，如果我们正在经历余震序列，我们可以预测未来地震的发生率以及我们预计这些地震的震级。

例如，截至 1 月 14 日，美国地质调查局预测，未来 7 天内，波多黎各发生一次或多次 6.4 级以上地震的概率为 3%。该机构还指出，该地区预计在此期间将发生 40 至 210 次 3 级或以上小地震（这些地震规模可能会被感觉到）。

通过对地震序列进行扩展统计建模，包括前震和余震概率，地震学家可以预测主要地震情景发生的可能性，以便在地震发生时为公共安全工作提供信息。例如，美国地质调查局还估计，截至 1 月 13 日，最大地震（即 1 月 7 日发生的 6.4 级地震）已经发生的可能性为 81%。该机构计算出，规模相近的“双重”6.4 级地震仍有 17% 的可能性可能发生。

实时识别一组地震何时可能成为前震序列是地震预报研究的一个具有挑战性且活跃的领域。在日益城市化的地球上，对东加勒比海地区和其他地震活跃地区的人们来说，有效预报和通报正在发生的地震灾害的进展可能意味着生死之间的差别。