能登半岛地震周年 1：异常为何发生？

“关东老王”原创于2024年12月02日

2024年1月1日16时10分，一场震级为7.6级的强烈地震袭击了能登半岛。这次地震在石川县羽咋郡志贺町和轮岛市观测到了最大震度7的剧烈摇晃，能登地区广泛区域观测到了震度6弱以上的强烈震动。这次地震被日本气象厅命名为“令和6年能登半岛地震”。仅仅截至1月4日，已经检测到了400多次震度3.5以上的余震。

地震导致了严重的破坏，石川县内共有5万7108栋住宅受损，其中包括全毁、半毁和部分受损的建筑。特别是一些未满足1981年新耐震标准的老旧建筑物，倒塌现象尤为严重。

七尾大田火力发电所的1号机和2号机在地震中双双停运，120万千瓦的发电能力瞬间消失。2号机在5月率先修复重启，而1号机直到7月2日才全面恢复运行。

在北陆电力公布的受灾照片里，可以看到一台倒塌的石炭払出机。这种设备平时的任务是把储存在煤场里的煤炭运送到发电设施中，地震导致了钢架扭曲，输送带散落在地，周围的煤堆和积水让整个场景显得十分狼藉。

时隔一年，能登半岛还在发生余震。那么，这些地震活动究竟有何异常之处？研究者们又发现了哪些值得深思的现象？

一、异常地震活动

近年来，能登半岛的地震活动不仅在位置上更加集中，而且从数量上也显得异常活跃。从2003年到2020年，这一地区每年的地震数量较为平稳，平均每年大约有几十次地震。然而，2020年之后，这个数字迅速攀升。如果以累计地震数量为例，从2003年到2019年，这一数字增加得很缓慢，而从2020年开始，这条累计曲线开始陡然上升。特别是在2023年，大地震发生前后的短时间内，这里的地震总数一度接近2000次。可以这样理解：原本每年或许只有几个人走过一条小路，但2020年后，突然变成了一大群人蜂拥而至，每天都有人经过，这种密集的活动显然不是正常现象。

同时，从2020年12月到2023年5月，能登半岛地区的地震活动从普通的“小规模群发”演变为“集中爆发”。2023年5月，矩震级6.2的大地震标志着这场地震潮的高峰，主震发生前，短短几个月内记录的地震数量已经超过了过去许多年的总和。这种剧烈的变化说明地下的压力和断层活动在加速积累，像一根越来越紧绷的橡皮筋，最终断裂产生了一次强烈的震动。

二、地震活动变化

那么，从2020年12月开始，能登半岛的地震活动究竟发生了怎样的变化呢？

首先，地震的频率大幅增加。统计数据显示，2020年12月1日至2024年1月2日13时，能登半岛地区发生了675次震度1以上的地震，其中震度3以上的地震有160次。相比之前，这一地区的地震活动频率和强度增加了约400倍。不仅如此，通过分析超过2万次地震信息，研究发现，这些地震的震中分布在几个主要区域，并且地震的深度随时间发生了显著变化。

其次，地震的规模逐渐增大。2023年5月5日，珠洲市发生了一次6.5级的地震，最大震度达到6强；而在2022年6月，曾发生过一次5.4级的地震，观测到最大震度6弱。这些地震的震源都位于此前地震群活动的区域内，表明地震活动不仅频率增加，震级也在不断提升。研究发现，地震群最早发生在南部区域，随后扩展到西部、北部和东部。值得注意的是，这些区域的地震大多始于地下超过10公里的深度，随后向浅层的5公里左右迁移，像是地下某种能量逐渐被释放。

最后，余震的分布显示异常集中。2023年5月的主震之后，北部成为余震的主要区域，而在主震前，这一地区几乎没有发生过显著的地震。数据显示，主震后的余震数量占到了总地震数量的很大比例，显示出主震对断层活动的显著影响。

这种持续的群发地震现象引起了地质学者的高度关注。他们发现，这些地震的活动模式可能与地下流体运动有关。比如，流体可能像润滑剂一样，帮助断层滑动，从而触发更多的地震事件。这是否意味着地下正在发生某种异常的地质过程？或者是否预示着更大地震的可能性？

三、观测和发现

面对持续的地震活动，研究者们采取了多种观测手段，试图揭示地下究竟发生了什么。

1. GPS和GNSS观测揭示地壳变动

京都大学防灾研究所的西村卓也教授在2021年夏天注意到了能登半岛地区地壳变动的异常。通过对国土地理院设置的GNSS观测点数据的分析，他发现，从2020年11月至2021年7月，能登半岛北东部的地面持续隆起，累计达到了2至3厘米。这种地壳的异常运动并非孤立现象，而是整个能登半岛北东部地震活动的前兆。

GNSS（全球导航卫星系统）是一个全球性定位系统的总称，包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗和欧盟的伽利略等。相比单一的 GPS，GNSS 能同时接收多个系统的信号，定位更精准，特别适用于复杂环境。它不仅用于导航，还广泛应用于地壳变动监测，通过高精度测量地面位移，成为研究地震和预测灾害的重要工具。简单来说，GPS 是 GNSS 的一部分，而 GNSS 是多个导航系统的综合应用。

从一张发表在自然期刊的详细的地震和地面变化图可以看出，2020年以来，这一地区的地壳运动日益活跃。地震主要集中在珠洲市附近区域，尤其在2023年发生了两次强震（震级分别为5.8级和6.3级），随后在2024年爆发了7.5级的强震，显示出震级的逐渐提升趋势。红色的区域清晰地标示了地面隆起最剧烈的地方，有些地方的抬升幅度超过2米，而黑色箭头则表明地壳正在向外扩展，显示出来自地下强大力量的推动。

进一步的观测还揭示，地震的震动影响十分明显。部分区域地面的水平位移达到了30厘米，附近的核电站和基础设施可能因此受到影响。这种现象结合西村教授的发现，可以看出能登半岛的地壳正在经历显著变化。这种变化对非火山地区来说非常罕见，也提醒我们，这一地区的地下或许正在积聚着引发强震的巨大能量。

这种持续的地面隆起，对于非火山地区来说，是非常罕见的现象。为了进一步确认这一现象，研究团队增设了大学独立的GPS观测点，并与金泽大学以及软银公司的观测数据进行比较。结果显示，所有观测点都呈现出相同的趋势：地面持续隆起，水平方向上向外移动。这表明，能登半岛北东部正在受到来自地下的力量推动。

2. 地下流体的证据

与此同时，其他研究团队也发现了支持这一结论的证据。京都大学防灾研究所的吉村令慧教授等人，通过电磁波探测，发现了地下存在电阻率较低的区域，暗示有流体的存在。东京工业大学的中岛淳一教授等人，通过地震波速度的分析，发现了地下存在地震波传播速度较慢的区域，同样暗示了流体的存在。

这些证据都指向了一个结论：地下深处的流体正在向上迁移，渗入了断层面。这些流体可能是来自太平洋板块或菲律宾海板块的脱水作用，随着板块的俯冲，深部的含水矿物发生脱水反应，释放出的水分上升到地壳浅部。

3. 流体对断层活动的影响

地质学者们提出，流体的渗入会降低断层面的摩擦力，使得断层更容易滑动。具体来说，断层面本来受到周围岩石的压力，处于相对稳定的状态。当流体渗入断层面后，流体的压力会部分抵消岩石的压力，降低了断层面的有效正压力，导致摩擦力减小。这样，即使受到较小的应力变化，断层也更容易发生滑动，诱发地震。

这种机制解释了为什么能登半岛地区的地震活动在持续增强。地下流体的不断上升和渗入，使得断层处于一种不稳定的状态，任何微小的应力变化都可能触发地震。