被频繁观测到的具有相同起始波形的大小地震对

摘要

大型地震在从一个延伸达数百公里的巨大破裂区域辐射出强烈的振动前,都开始于几乎一个点上的微小岩石破裂,并后续伴随着复杂断层系统的持续滑动。大型地震的破裂生长过程是否可预测,以及它是否产生不同于其他更小的地震事件的可观测的鲜明特征,这些都是与地震早期预警和概率性预测潜力相关的基础问题1-5。最近一项发现指出,大型地震可能具有和小型地震几乎一致的地震波和破裂过程6-8。受此启发,我们发现这种以高互相关为特征的相似性是日本东北—北海道俯冲带的地震所具有的共同特征。对高敏感度地震仪记录的近10万个地震事件进行系统的对比,发现80对大型地震(震级大于4.5)和小型地震(震级小于4.0)具有极度相似性,390对具有高相似性,并且这些地震对之间的距离小于100m。时间间隔最长达15年的一些俯冲型地震对(899个大型地震事件中的170个)被观测到具有极高的相似性,然而对于非俯冲型地震对,只有前震和余震是相似的。这种频繁出现的不同大小的俯冲型地震事件相似性表明在沿板块表面广泛分布分级结构内具有重复级联破裂过程9-12,并且暗示对地震的最后大小做明确的但是受概率性限制的预测性(这也就是说一个地震的位置和一系列可能的大小是可以很好地预测,但是它最后的大小不能够很好地被约束)。