加州理工學(xué)院地震學(xué)家們用相當(dāng)于精密齒梳的科學(xué)方法，仔細(xì)研究了南加州10年來的地震數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2008年至2017年間發(fā)生近200萬次此前未被確認(rèn)的小地震。

于2019年4月18日《科學(xué)》(Science)上發(fā)表了他們的研究成果，將該地區(qū)和這段時間的地震目錄擴(kuò)大了10倍，從約18萬次有記錄的地震增加到181多萬次。新數(shù)據(jù)顯示，南加州每天大約發(fā)生495次地震，平均間隔約3分鐘，而以前的地震編目顯示，兩次地震之間大約需要30分鐘。

記錄在案的地震數(shù)量增加了10倍，這是對2.0級至1.7級之間的微小地震分類，這是由于廣泛應(yīng)用了通常只在小規(guī)模使用的密集型識別技術(shù)而得以實現(xiàn)。這些地震非常小，很難在地震數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的背景噪音中被發(fā)現(xiàn)，比如來自汽車交通或建筑施工的震動。加州理工學(xué)院(Caltech)地球物理學(xué)助理教授，該研究的主要作者、地球物理學(xué)博士后扎卡里?羅斯(Zachary Ross)表示：我們并不是不知道這些小地震正在發(fā)生。問題是，在所有噪音中，它們很難被發(fā)現(xiàn)。

羅斯與加州理工學(xué)院地球物理學(xué)研究教授Egill Hauksson、洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Daniel Trugman和加州大學(xué)圣地亞哥分校斯克里普斯海洋學(xué)研究所的Peter Shearer合作。為了克服低信噪比的問題，研究小組采用了一種被稱為“模板匹配”的技術(shù)。在這種技術(shù)中，稍微大一點、更容易識別的地震被用作模板，以說明給定位置的地震信號通常應(yīng)該是什么樣。當(dāng)找到一個可能與之匹配的波形時，研究人員就會掃描附近地震儀的記錄，看看地震信號是否在其他地方被記錄下來，并能得到獨立的驗證。

研究人員稱，模板匹配在地震檢波器間隔較近的地區(qū)效果最好，因為地震事件通常只與半徑在1至2英里范圍內(nèi)的其他地震相互關(guān)聯(lián)。此外，由于該過程是計算密集型的，所以在過去它僅限于更小的數(shù)據(jù)集。在目前的工作中，研究人員依靠200個強大的圖形處理單元(gpu)連續(xù)工作數(shù)周來掃描目錄、探測新地震并驗證他們的發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)是值得努力的，沿著一條斷層的地震活動會影響斷層及其周圍的地震，而這幅新近繪制出來的南加州地震活動圖片，將讓我們對其如何運作有新的認(rèn)識。

擴(kuò)展地震目錄揭示了以前未被發(fā)現(xiàn)大地震前的前震以及地震群演化。更豐富的數(shù)據(jù)集將使科學(xué)家更清楚地了解地震事件如何影響和移動該地區(qū)。扎克·羅斯和同事們的進(jìn)步已經(jīng)從根本上改變了我們在密集地震網(wǎng)絡(luò)中探測地震的方式，就像加州理工學(xué)院與美國地質(zhì)調(diào)查局合作的那樣，地震實驗室主任Michael Gurnis和地球物理學(xué)教授John E.和Hazel S. Smits說：打開了一扇新的窗戶，讓我們能夠看到數(shù)以百萬計以前從未見過的地震，這改變了我們描述大地震前后發(fā)生事情的能力。

地震遵循眾所周知的冪律大小關(guān)系，較小事件比較大的事件發(fā)生頻率高得多。因此，地震目錄主要由小地震構(gòu)成，但仍然缺少大量由信號保真度問題引起的更小事件。為了克服這些局限性，科學(xué)家將模板匹配檢測技術(shù)應(yīng)用于南加州區(qū)域地震臺網(wǎng)的整個波形檔案。這一努力產(chǎn)生了181萬次地震目錄，增加了10倍，這為深入研究斷層帶的幾何結(jié)構(gòu)、前震行為和成核過程以及地震觸發(fā)機制提供了重要新見解，這類目錄中所解決的特殊細(xì)節(jié)將有助于新一代的地震和斷層分析。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?加州理工學(xué)院

參考期刊文獻(xiàn):《科學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab0894

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