土耳其地震的产生，不是由于地层的弯曲断裂导致，而是由于地层内断裂带的相互错动。需要等确定了今年欧亚地震带的地震能量比，才能从经验的角度预测是否会影响到中国。
出品 | 科普中国
作者 | 地星引力
(资料图片)
监制 | 中国科普博览
2023年2月6日，土耳其境和叙利亚边界附近连续一天内发生2次7.5级以上的大地震震惊了世人。截至2月8日，土耳其强震已致土耳其和叙利亚两国超7700人遇难，这再一次让人们把视线放到了地震上。
一
地震是如何形成的？
在讲这个问题前，我们需要先了解一点点关于地震形成的理论。
绝大部分地震的发生，都是来自地下岩层的突然错动。我们可以这样想象，地下的岩层就好像是一大把筷子，这些筷子正在被某种巨大的力量挤压（这种力量来源下面会说），在平时，筷子们处于不断被挤压的状态，因此不断弯曲。
大家的常识告诉我们，筷子的弯曲是有极限的，岩石也是。在受力以及弯曲超过极限之后，无论是筷子还是岩石都会断裂。大家回家就可以掰断一根筷子试试。
无论是筷子，还是岩石，在断裂的一瞬间都会传来很大的震动，这个震动的能量实际上就是筷子或岩石弯曲时候储存下来的能量，当它们断裂的一瞬间，这些能量突然释放，弯曲的筷子或岩石也就恢复了平直的状态，这就是地震理论中的弹性回跳理论，这也是一个被广为接受的地震形成理论之一。
弹性回跳理论示意图：1是正常状态，2是受力后发生弯曲，3是断裂后两侧岩层回跳到正常不受力状态丨图片来源：wikipedia
当这些能量被岩层传递到地表的时候就会造成地表的强烈震动，这就是地震的来源。
我们在前文说到了，要弯曲岩层，那么岩层需要受到极大的力量，这个力量来自哪里呢？来自板块运动！
板块运动实际上是在地球内核热量驱动下发生的，众所周知，地球分为地核、地幔和地壳三部分，我们极度简化这个模型后（实际上非常复杂，简化只是为了帮助大家理解），可以认为地核是一个极高温度的炽热球体（某些区域的温度可能达到6000℃，与太阳表面相当），地幔则是一个类似橡皮泥的可塑性状态，而地壳则是坚硬的薄壳。
在地核加热下，地幔会产生热对流——热的密度减低上涌，涌到表面的变冷下沉，如此反复——漂浮在地幔上的地壳就在地幔的对流运动下发生运动，这就是板块运动的机制。当然，要是还不理解，大家可以吃个火锅，火炉就是地核，火锅汤就是地幔，白菜帮子就是地壳，只要火炉不停，火锅里面的白菜帮子将会一直运动。
板块运动的基本原理示意图：地核加热地幔，地幔热对流从而驱动漂在地幔上的地壳运动丨图片来源：concord.org CCBY-SA3.0
而我们现在已经知道，地球的地壳实际上并不是一个完整的整体，实际上是由14个大的板块以及若干个次一级的板块构成的，在地心热量的驱动下，它们就会相互碰撞——自然，我们凭直觉就能知道，在板块边界相互碰撞的地方，压力是最大的，而这也正好与我们观察到的现象一致：在板块边界处，也正好是地震和火山最频繁的地点，其中最常见的一种板块边界就是断裂带。
地壳并不是一个整体，而是由14个大板块及更多次级板块构成丨图片来源：pixabay，经作者修改
二
土耳其为什么如此大震频发？
有了上面的知识基础，我们可能猜都能猜到土耳其一天内发生两次大地震的原因了——它位于板块边界。具体来说，土耳其大体上位于安纳托利亚板块之上，4个板块包裹着这里，所以这里实际上被4个板块边界所包围。
土耳其位于安纳托利亚板块之上，被其他4个板块包围丨图片来源：作者自制
在其北边，是巨大的欧亚板块，在其南边是非洲板块，东南边是阿拉伯板块，西边是爱琴海板块。其中，东南边的阿拉伯板块非常不安分，时刻向北挤压安纳托利亚板块，但是由于安纳托利亚板块北部被巨大的欧亚板块死死顶住，它难以向北移动，只能向西滑脱，根据目前的检测，这一板块目前每年向西移动2厘米左右。
安纳托利亚板块在阿拉伯板块的挤压下向西运动的示意图：图中的黄线、粉线以及黑线均为该板块的边界，其中黄线为北安纳托利亚断裂，粉线为东安纳托利亚断裂丨图片来源：wikipedia
安纳托利亚板块的这种运动，造成了在其板块边界处（其实也基本上都是大型断裂带）的密集地震。在过去数千年中，这里发生过多次足以毁灭城市的大地震。仅仅是1900年到现在的120多年间，这一区域发生的7级以上地震就不少于10次，6级以上地震茫茫多。
1900年以来，安纳托利亚板块附近发生的各级地震，可以看到它们基本都与板块边界一致丨图片来源：wikipedia
具体到本次地震，由于地震刚刚发生，目前对这两次大地震之间的关系其实并不清楚，有些科学家将其看作是一次主震一次余震，有些科学家将其看作是两次单独的地震。
不过这并不影响我们了解这两次地震发生的原理——它与我们上文所说的筷子的例子原理一致但略有不同——
这里地震的产生，不是由于地层的弯曲断裂，而是由于地层内断裂带的相互错动。板块边界地层存在的断裂带，平时像是拼图那样咬合在一起，但是在巨大的驱动力之下，拼图的咬合处突然断开，释放的力量全部释放，地层可能会相互错动一大段。
震级为7.8级的第一次地震的地震烈度图，可以看到其中烈度为9级（Ⅸ）的区域基本上沿着一条直线，这就是该断层的走向线丨图片来源：wikipedia
震级为7.5级地震的烈度图，可以看到其最大烈度走向与第一次并不同丨图片来源：wikipedia
根据这两次地震及其此后的小震，我们就能看出这些地震具有明显的线性分布特征，基本上与板块边界的断裂走向一致丨图片来源：wikipedia
根据美国地质调查局的估计，第一次发生的震级为7.8的地震，其发生时，断裂带的破裂长度可能有190千米；而根据沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的估计，其破裂长度可能超过了300千米。
若按此推算，再考虑到其地震深度仅有20千米，那么这次地震的破坏力可能与2008年汶川地震的破坏力相当（2008年汶川地震破裂长度超过300千米，且震源深度也小于20千米）。而这次地震中，该国南部重镇加济安泰普与震中距离不过20千米左右，这里有大约200万的常住居民，因此其损失很可能极其巨大。
加济安泰普夜景丨图片来源：wikipedia
三
土耳其地震会对中国地震带上的地区带来联动影响吗？
这其实是一个非常难以回答的问题，其主要原因是地震起源于地下，岩层的破裂，而我们无法看透岩层，了解地下不同深度的岩性、结构、构造以及其受到的应力状态，因此我们目前的地震预测工作非常薄弱，自然无法向天气预报那样做出超前预报，以及对某些极端天气的未来影响范围做出判断。
不过尽管如此，还是有很多地震学家在研究这些内容。其中一个方法就是通过规律统计的方法，有科学家统计了欧亚地震带上地震活动增强对中国大陆地区7级以上地震的影响，其结果表明：如果欧亚地震带上，全年地震释放的能量超过全球地震释放能量的50%，其后3年内中国大陆就有比较大的可能性发生7级以上地震；若是欧亚地震带上地震能量比超过50%，且欧亚地震带上发生过8级地震，那么中国可能在3年内发生多次7级以上，甚至8级的地震。这一结果经过了显著性检验，显著性水平为10%，也就是说正确可能性为90%。
欧亚地震带横贯欧亚，土耳其就是其中的一部分 图片来源：陈学忠，李艳娥，王恒信。欧亚地震带地震活动增强与中国大陆地区7级以上地震发生的关系分析[J]。地震，2020，34（1）：34-40。
欧亚地震带的能量比随时间变化，可以看到其在2008年之前能量比约为90% 图片来源：陈学忠，李艳娥，王恒信。欧亚地震带地震活动增强与中国大陆地区7级以上地震发生的关系分析[J]。地震，2020，34（1）：34-40。
但是，我们依然要看到，这只是一个经验性的统计，我们对板块运动的许多研究内容都是欠缺的，比如板块运动之间的相互影响程度、碰撞过后能量的传导方式等等，这些才是决定一个地方会有多大应力，已经会不会发生大地震的因素。所以，从这篇论文来看，我们需要确定今年欧亚地震带的地震能量比，才能从经验的角度预测是否会影响到中国。从长期来看，我们需要对地下深处有更多了解，才有可能预测地震，以及地震后的一系列影响。
出品：科普中国
编辑：孙晨宇
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