2011年东日本大地震后，气仙沼渔港的景象。图片来源：Carolyn Cole

2011年3月11日，里氏9级的东日本大地震发生15分钟后，出现了一次极为罕见的构造运动，导致几乎整个日本都向东移动了5毫米。这次突然的位移源于一股极其强大的地震波，它传播了5800公里直达地心，然后又反弹回地表。相关研究6月18日发表于《科学》。

考虑到地震造成的灾难，包括局部地表移动数米，以及40米高海啸导致的福岛第一核电站3个反应堆熔毁，5毫米的移动似乎微不足道。但这跨越了3000公里的距离，几乎是地震主破裂带长度的7倍，也比以往记录到的任何一次滑动都要长。

美国芝加哥大学的Sunyoung Park表示，这一事件之所以特殊，还在于其发生的时间和模式。“我们看到几乎在日本全境都出现了约5毫米的小幅度东移，且几乎同时发生，规模相似，而当时并没有发生任何典型的地震。”

这次移动不仅在南北跨度上极为巨大，其宽度还覆盖了整个日本乃至更远的海洋地区。

“这并非仅仅是某个狭窄的‘边缘’发生了移动。”Park说，“这次向东的位移至少遍及日本境内所有设有GPS观测站的区域。如果我们在海床上也有同样密集的仪器，就能更精确地判断这种运动延伸到离岸多远的地方，然而在陆地上，几乎日本全境都观测到了这种变化。”

通过分析灾难期间记录到的大量GPS和地震数据，Park和同事已经弄清了这一巨大位移是如何被触发的，以及为何在主震发生15分钟后才出现断层破裂。

地震通常会产生深入地球内部并从地核反射回来的波，但通常这些波传播到地心再返回地表时已经变得相当微弱。

然而在东日本地震中，主震规模如此巨大，以至于原始波虽然在途中有所减弱，但返回地表时仍然保持足够的能量，导致4个相邻的构造板块同时移动，从而引发了全国范围内的位移。

“我们认为，最初东日本大地震的剧烈震动可能已经削弱了板块边界，使它们在地心反射波到来时更容易移动。”Park说。

Park表示，这一事件表明，地震之后还存在着以前未被认识到的破坏机制。“它意味着，在一次大地震之后，我们还需警惕这种深传播波到达可能带来的潜在地震危险，它们可以在非常远的距离外触发更多事件。”

新西兰坎特伯雷大学的Robin Lee表示，现在需要进行更多研究，以了解这种运动对世界上其他具有类似断层地区的影响。

“这表明，大地震可以在几分钟后触发广泛、延迟的断层运动，且影响范围比预期要大得多。”Lee说。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.aec4190