我來(lái)的快，去的也快

今天其實(shí)沒(méi)什么特殊的，只不過(guò)是自人類歷史上第一臺(tái)地震觀測(cè)儀器，張衡地動(dòng)儀，誕生的第N天，只不過(guò)是第一臺(tái)真正具有現(xiàn)代意義的伍德-安德森地震儀誕生后的第n天。但是，今天又有點(diǎn)特殊，因?yàn)槊恳惶於加形覀兊恼Q生，而且，每天都不太一樣（地球上每年發(fā)生約500萬(wàn)次地震，其中有感地震大約15萬(wàn)次，按一年365天計(jì)算，平均到每一天也有13000多次）。如果你們要問(wèn)我們多大了，10的3次方歲？太年輕，10的9次方歲？太老。事實(shí)上，我們也不記得自己到底有多大年紀(jì)，如果硬要問(wèn)的話，我們一致認(rèn)為可能是比地球的年紀(jì)稍小一點(diǎn)，與固態(tài)地殼的形成時(shí)期大致同歲。可以毫不夸張的說(shuō)，自大地開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的那一刻（是的，確實(shí)是在動(dòng)的，大約每年幾厘米的速度）起，發(fā)生于地球之上的方式各異的布朗式的無(wú)規(guī)則碰撞創(chuàng)造了各式各樣的我們（此處應(yīng)有掌聲）。

圖1 我?guī)洑獾哪又唬](méi)錯(cuò)，我有很多帥氣的模樣）

自我誕生以來(lái)，每一次的生命盡管短暫（短則幾秒，多也不超過(guò)幾分鐘），但由于人類把我們比做“照亮地球深處的手電筒”，短暫的生命也在不斷的發(fā)光發(fā)熱，為幫助你們了解我的“家鄉(xiāng)”帶來(lái)一份又一份來(lái)自地球深處的珍貴情報(bào)（我不是間諜，我只是地球內(nèi)部信息和能量的“搬運(yùn)工”）。地球深部（目前已知的最深深度是720公里，即1934年6月29日發(fā)生于今印度尼西亞蘇拉威西島的6.9級(jí)地震）或者淺部（淺可小于5公里，例如2010年1月31日發(fā)生于中國(guó)四川省遂寧市與重慶市潼南交界處的5級(jí)地震就孕育在0.5～3.5公里深的某個(gè)位置，是不是離你們很近）的某條斷裂的突然錯(cuò)動(dòng)（這也叫“位錯(cuò)”）（有時(shí)候是長(zhǎng)期而且緩慢的蠕滑，是的你沒(méi)聽(tīng)錯(cuò)，長(zhǎng)可以數(shù)年計(jì)，短也以小時(shí)計(jì)，夠慢吧！這也叫慢地震，它產(chǎn)生的就是我的另外一族兄弟了，性格略微怪癖而且獨(dú)特，等有空了再和你們聊聊它們的神秘那點(diǎn)事）造就了我，還有我的無(wú)數(shù)兄弟們。我們每一位都有兩個(gè)標(biāo)簽：“頻率”和“相位”，由于兩個(gè)標(biāo)簽組合的唯一性，我和你們每個(gè)人一樣也是于千萬(wàn)中獨(dú)一無(wú)二的存在。

自我從地下產(chǎn)生，我就和我的兄弟們混雜在一起奔向地表（很快的哦，超過(guò)2km/s），渴望見(jiàn)到你們。同時(shí)，在傳播過(guò)程中，我們因?yàn)楹蜔o(wú)數(shù)的地下介質(zhì)“穿越而過(guò)”，更確切的說(shuō)是它們靠自身的振動(dòng)幫助我們不斷地傳向遠(yuǎn)方，而在此同時(shí)，我們身上也印下了它們留下來(lái)的獨(dú)特印跡。在我們到達(dá)地表被你們布置的地震儀接收后，你們透過(guò)我們?cè)诘卣饍x留下的那一串串瀟灑的走位（類似于圖1）還可以逆向分析我們來(lái)時(shí)走過(guò)的路徑，從而知道我們是怎么來(lái)的，以及我們經(jīng)過(guò)的介質(zhì)的大致物理屬性（例如密度，深度，還有波速）。還記得地球內(nèi)部可以分成地殼、地幔和地核嗎？那便是我們帶來(lái)的秘密之一。在這里你們會(huì)懷疑，我們的終點(diǎn)難道不是地震儀嗎？不，你們錯(cuò)了，我們的終點(diǎn)豈能是地震儀，因?yàn)槲覀兗热贿x擇了遠(yuǎn)方，就必須得風(fēng)雨兼程，然后在某一大塊剛體（就是那種很硬的不會(huì)發(fā)生變形的石頭）內(nèi)部化作無(wú)窮小一般的存在。

我在“碰撞和擠壓”中誕生

自大陸漂移學(xué)說(shuō)被魏格納先生于1912年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，迄今已有100多年的歷史，期間人們又對(duì)大陸漂移學(xué)說(shuō)不斷的修正，大陸漂移學(xué)說(shuō)已成為今天的板塊構(gòu)造理論的一部分。因?yàn)橛写箨懫?，所以有板塊之間的碰撞，而大陸板塊之間的碰撞又導(dǎo)致板塊內(nèi)部比較“軟”的部分裂成N多塊，例如中國(guó)的華南塊體、華北塊體、川滇菱形塊體等（圖2）。請(qǐng)注意紅色的部分，那是中國(guó)的科學(xué)家們?yōu)榱巳轿煌七M(jìn)地震科學(xué)的發(fā)展而建立的全世界最大的“天然實(shí)驗(yàn)室”：中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)（China Seismic Experimental Site, 簡(jiǎn)稱CSES），等以后有機(jī)會(huì)了，再和你們擺擺我眼里的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。

言歸正傳，那么我來(lái)自哪里呢？我來(lái)自這些塊體的邊界碰撞帶。你們可以想象一塊很大很厚的“餅干”（是的沒(méi)錯(cuò)，對(duì)于板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力而言，這些看上去很硬（有多硬呢，你們能想象到的任何人類建筑在它們面前都如豆腐一般的存在）的巨型板塊就像餅干一樣的“易碎”），假如你把這塊“餅干”放在桌上并且從兩邊同時(shí)用足夠的力擠壓“餅干”，設(shè)想“餅干”內(nèi)部不是均勻的，持續(xù)用力幾秒后（對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，這幾秒則相當(dāng)于百年甚至千年尺度），“餅干”會(huì)在你無(wú)法預(yù)測(cè)的位置裂開(kāi)。當(dāng)然，裂開(kāi)的位置和深度還會(huì)取決你用力的大小和方向。而我誕生的地方，便是“餅干”發(fā)生斷裂的位置。人們把最先開(kāi)始斷裂的位置稱作地震成核點(diǎn)，那里也是我和我的兄弟們開(kāi)始最先開(kāi)始沖刺的地方。

其實(shí)，我們中的每一位沖刺的起始點(diǎn)（即地震波最開(kāi)始出發(fā)的位置，也叫地震破裂的起始點(diǎn)）可能都是不一樣的，只因?yàn)槊恳粭l斷裂都是不一樣的，長(zhǎng)短不一（長(zhǎng)可達(dá)2400多公里，例如在中國(guó)境內(nèi)延伸約2000公里的郯廬斷裂帶，短只有幾厘米甚至幾毫米），深淺不同，類似于圖3所示中國(guó)大陸上的斷裂那樣。不知道大家是否還記得2010年4月發(fā)生的玉樹(shù)7.1級(jí)地震，圖4是中國(guó)地震局地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作隊(duì)在震后發(fā)現(xiàn)的一處地表破裂。你們看，在一大塊土地上存在著各式各樣的破裂。

圖3 中國(guó)大陸上的活動(dòng)斷層分布（鄧起東，2003）

圖4 2010年玉樹(shù)7.1級(jí)地震后造成的一處地表破裂（http://www.cgs.gov.cn/ddztt/ddyw/qhys/mtsy/201603/t20160309_292833.html）

現(xiàn)在，想象你們站在一塊剛剛干透的水泥路上，在剛開(kāi)始的時(shí)候，水泥路上幾乎無(wú)任何裂紋，而隨著溫度的升高和人來(lái)人往車來(lái)車去的壓實(shí)，時(shí)間一長(zhǎng)，水泥路上就會(huì)開(kāi)始顯現(xiàn)出裂紋甚至裂縫（如圖5），它們沒(méi)有任何可以遵循的規(guī)律，也沒(méi)有任何可以統(tǒng)一歸納的特點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儽旧碚宫F(xiàn)的就是“無(wú)序”的隨機(jī)分布過(guò)程，而這背后的原因是，組成水泥地的物質(zhì)是各向異性的（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是每一處的物理屬性都會(huì)有不同）。同理，地殼和地表覆蓋層本身也具有各向異性，由于各向異性下的介質(zhì)的物理屬性的極大不同，在受力后便會(huì)產(chǎn)生趨于“混亂”的破裂分布，有的長(zhǎng)，有的短，有的寬，有的窄（嘿嘿，有意思吧）。

圖5 水泥地上的地表裂縫（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）

我的“胎記”和怪兄弟

在這里我想尤其提到一位我很喜歡的地震學(xué)家，哈斯克爾先生（圖6）。他老人家的哈斯克爾模型于我的最大意義，便在于讓我第一次認(rèn)識(shí)了為什么我和我的兄弟們不是同時(shí)產(chǎn)生的。因?yàn)闊o(wú)論是在餅干發(fā)生破裂的少于1秒的時(shí)間里，還是在地震發(fā)生的幾秒鐘或幾分鐘時(shí)間里，從成核點(diǎn)開(kāi)始的破裂都具有先后順序（畢竟我們還是有規(guī)律可循的）。對(duì)于我來(lái)說(shuō)，我可能是從成核點(diǎn)開(kāi)始沖刺，對(duì)于我的多數(shù)兄弟們來(lái)說(shuō)，每一個(gè)破裂發(fā)生的位置都會(huì)是不同的他們開(kāi)始沖刺的地方。其次，哈斯克爾模型讓我知道了我的源頭在我身上留下的記號(hào)，這對(duì)我來(lái)說(shuō)很重要，它告訴了我為什么我會(huì)像人類一樣的，在誕生的時(shí)候會(huì)有相貌上的不同，有高有矮有胖有瘦，地震學(xué)家們還給這種“胎記”取了一個(gè)很不好聽(tīng)的名字：方向性效應(yīng)。

圖6 哈斯克爾（音譯自Haskell）和他提出的Haskell破裂模型

前面說(shuō)到破裂是如何產(chǎn)生的，現(xiàn)在和你們簡(jiǎn)單聊聊破裂是如何停止的，就是破裂的終點(diǎn)。其實(shí)，無(wú)論是之前的厚而大的“餅干”，還是在那之后的無(wú)規(guī)則裂開(kāi)的水泥路，你們都會(huì)發(fā)現(xiàn)，破裂的地方?jīng)]有向前無(wú)限延伸?，F(xiàn)在，設(shè)想你們擠壓那塊餅干的大手繼續(xù)用力，你們會(huì)發(fā)現(xiàn)，餅干的裂開(kāi)處會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，同時(shí)還可能會(huì)有新的裂紋產(chǎn)生。停止用力后，餅干就不會(huì)再繼續(xù)裂開(kāi)了。科學(xué)家們用“應(yīng)力積累”和“應(yīng)力釋放”來(lái)描述這兩個(gè)過(guò)程。應(yīng)力積累，就是從你開(kāi)始用力到餅干開(kāi)始發(fā)生破裂前的這個(gè)過(guò)程，然后你停止用力，但是你施加的力具有了影響，即導(dǎo)致了餅干的裂開(kāi)，準(zhǔn)確的說(shuō)，你施加的力得到了釋放，釋放的直接后果是，餅干裂開(kāi)了，而裂開(kāi)的尺度大小則既取決于你施加的力的大小和用力的時(shí)間，還取決于“餅干”內(nèi)部的物理屬性。

好了，最后趁著還有一點(diǎn)時(shí)間，我再和你們簡(jiǎn)單聊聊我那位怪癖的兄弟吧，它也是地震波，但是產(chǎn)生它的機(jī)制卻叫做慢地震。簡(jiǎn)單的說(shuō)，慢地震可以由頻率和發(fā)生的位置分為四種類型，低頻事件、甚低頻事件、震顫以及慢滑移事件。對(duì)于它們來(lái)說(shuō)，在滑移發(fā)生的時(shí)間里，每一秒都是沖刺的時(shí)間原點(diǎn)。地球處在時(shí)時(shí)刻刻的運(yùn)動(dòng)之中，有的可以被感知和記錄，有的因?yàn)橛涗浀男盘?hào)太小太微弱而無(wú)法記錄，需要你們研發(fā)更加精密（更加精密類似于更大號(hào)的放大鏡）的地震儀才能捕捉到信號(hào)。其中可以感知或記錄的是地震，慢地震便是無(wú)法被感知和記錄的那一部分。在這里我要說(shuō)的是，沒(méi)有人知道慢地震到底是什么，我們也不知道，因?yàn)槲覀儗?duì)自己的認(rèn)知取決于人們?cè)诘卣鹂茖W(xué)上的一個(gè)又一個(gè)進(jìn)步。目前，人們正在努力的建立兩次大地震之間的聯(lián)系，而慢地震的存在，無(wú)疑為這一目標(biāo)提供了一個(gè)可能的思路。

“達(dá)摩克利斯”之劍并不可怕

有人說(shuō)，我們是地球的“脈動(dòng)”，給地球把脈感知我們的存在時(shí)，可以聽(tīng)見(jiàn)來(lái)自地球深處的“聲音”；有人說(shuō)，我們是地球作為一個(gè)吉他被它自己彈奏發(fā)出的音樂(lè)，仔細(xì)聆聽(tīng)這音樂(lè)的每一個(gè)音符，可以推測(cè)甚至合成我們下一秒的振動(dòng)方式是什么樣子的（盡管不是完全的精確，但是已經(jīng)可以做到大體的趨勢(shì)一致了）。有人說(shuō)，我們是罪惡的，因?yàn)槲覀兘o人類帶來(lái)了災(zāi)難，每一次大地震發(fā)生的時(shí)候我們經(jīng)過(guò)的地方都會(huì)受到不同程度的破壞。也有人說(shuō)，我們是有功勞的，因?yàn)槲覀兊牡絹?lái)，人們得以真正了解地球的結(jié)構(gòu)。但是歸結(jié)起來(lái)，我們其實(shí)并不可怕。因?yàn)橛姓J(rèn)知?jiǎng)儆谖粗?，人們?cè)绞橇私馕覀?，越是可以利用好我們，以及降低我們給人類社會(huì)帶來(lái)的傷害。盡管人們還無(wú)法了解我們的全部，但是卻在不斷努力的獲得比前一秒更多的認(rèn)知。我曾經(jīng)是地球手中的“達(dá)摩克利斯之劍”，但是現(xiàn)在這把劍正在被人們努力改造，它能帶來(lái)的影響也在因?yàn)槿藗兊呐μ剿鞫粩鄿p小。

好了，今天的故事暫時(shí)就先講到這里。當(dāng)然只是為了讓更多的朋友們知道我們大概是怎么誕生的（是的，真正誕生的過(guò)程因?yàn)樯婕暗礁嗟募?xì)節(jié)而顯得極其的復(fù)雜）。事實(shí)上，我的這段介紹簡(jiǎn)短而又粗糙，畢竟，我們有那么多秘密，怎么可能在這簡(jiǎn)短的篇幅全部說(shuō)給你們聽(tīng)。在這些秘密中，有地震學(xué)家們知道的，例如我們的產(chǎn)生、傳播和記錄方式，也有地震學(xué)家們不知道但正在探索的，例如為什么會(huì)有我那暴躁的“高頻”兄（其實(shí)也不是很高，10Hz就算高了）和溫和的“低頻”兄弟（其實(shí)也不是那么的低，1Hz也算低了）。好啦，關(guān)于我們的后續(xù)故事以及更加詳細(xì)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，期待我后來(lái)的兄弟們會(huì)繼續(xù)說(shuō)予你們聽(tīng)。