为什么余震有时也有强能量？

北京时间12月18日23时59分，甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震，震源深度约10公里（图1）。截至12月20日08点00分，共记录到余震423次，其中3.0级及以上余震10次，目前最大余震4.1级，距主震约14公里。

地震发生后，甘肃省地震局立即联合中国地震台网中心、中国地震局地震预测研究所、青海省地震局等相关单位快速开展震后趋势研判工作，综合分析认为，12月18日积石山6.2级地震原震区近几日仍存在发生5级强余震的可能。

图1 甘肃临夏州积石山县6.2级地震及其余震（图源中国地震台网）

实际上在每次强震发生后，我们都会有这样的疑问：

后面还有没有差不多或者更大的地震发生？如何判断某次地震是余震还是新的主震？为什么余震也能有那么强的能量？本文将一一解答。

一、地震序列及其分类

一次强震发生前后，震中及其附近往往会接连发生一系列地震，地震学家将其称为一个地震序列。

在大家传统印象中，最先发生的地震能量似乎是最强的。然而实际上人们发现先发生的地震震级不一定是最大的，因此有了主震和前震的区别。

主震指地震序列中最大震级的地震；前震指主震前的震动；余震指主震后较小的地震，一般来说会随着时间的推移出现频次和震级的减小。

根据中国地震局编制的《地震现场工作大纲和技术指南》，具体分类如下：

1.孤立型：最大地震与次大地震之差大于等于2.5的地震序列。

2.主震-余震型（含前震-主震-余震型）：最大地震与次大地震的震级之差位于0.6-2.4区间内的地震序列。

3.双震型：最大地震与次大地震的震级之差小于等于0.5的地震序列。

4.震群型：震级之差小于等于0.5的最大地震数达到3或者更多的地震序列。

倘若考虑最大地震震级相同的情况，由以上定义可知地震序列危害性：震群型 > 双震型 > 主震余震型 > 孤立型。根据我国大陆地区地震序列资料统计所得各类序列所占比例，主震余震型占主导地位。

央广网报道指出，根据历史地震、地震序列衰减特征、地震前兆资料综合会商结果初步判断，本次甘肃6.2级地震为主震-余震型地震，余震衰减基本正常。换句话说，不会出现和主震能量差不多的余震。

二、是余震还是新的主震？

2022年5月20日08时36分，四川省雅安市汉源县发生了4.8级地震。据专家分析，该次地震为2013年雅安7级地震的强余震。

不少人产生疑问：为何时隔九年还有余震？

实际上地球内部的地应力在不断发生变化，在应力得到释放的同时还有应力在不断增强，应力的积累、增强和释放是反复的过程。大地震后产生的余震持续时间难以界定，其影响因素包括地质构造环境、太阳黑子、板块运动周期等。

另外，关于余震和新震的判断其实并没有严格的定义。人们认为某次地震产生的余震在时序图上一般具有连贯性（图2）。倘若某地发生的两次地震在时序图上没有连贯性，则通常认为后者为新发地震而非余震。

一般来说主震越大，余震的活动越强、次数越多。且余震活动会随着时间在强度和次数上逐渐衰减，但不同构造区域的余震活动时间会有很大差异。

图2 美国加州洛马普列塔地区1989年发生的6.9级地震及余震图（Stein， S.， Liu， M. Long aftershock sequences within continents and implications for earthquake hazard assessment. Nature 462， 87–89 (2009)）

除此之外还可以通过时间维度观察其是否符合余震衰减规律等方法判断，需要具体情况具体分析。例如一次地震发生后余震不断，符合衰减规律的都可被划分为余震（如甘肃6.2级地震）；倘若在余震基本结束后产生强度异常的地震，则被认为是新的地震。

三、余震的强能量来自不平衡

大多数人都知道，地震的产生是板块运动的结果。板块内部岩层所受压力达到极限后会发生破裂，从而出现断裂带，进而孕育地震（图3）。然而单是地壳就由诸多地层组成，同一地层又由不同物质组成，这就导致了很强的不均一性。

因此当地壳受力时，内部地层不同位置对应力的响应各不相同。有些能承受较长时间，而有些则会率先发生断裂或移动。

除此之外，主震后新的应力分布也可能造成其他区域的不平衡，地壳岩层需要通过余震寻找新的平衡。与此同时余震也可以被理解为残存能量释放的过程，因此余震的强度通常低于主震。

图3 地震示意图

前震，主震和余震的定义是基于一段时间内的震级排序，而这段时间的定义并非十分明确，一种常用方法是判断某地区地震水平是否能恢复到主震发生前的水平。

有学者研究了不同地质背景下的余震持续时间，认为板块位移速率越慢，地震后需要调整的时间越长，余震持续的时间越长，甚至长达上百年^[1]。

还有学者发现一些现代地震是19世纪查尔斯顿7.3级大地震的长期余震^[2]。关于影响余震持续时间的因素还在研究中。

小结

甘肃积石山地震发生在“最糟糕的时间最薄弱的地方”。震级较大，震源深度较浅，房屋抗震性弱等因素使得本次地震伤亡惨重。余震不会强于主震，但避震不分主震和余震，其潜在威胁却不得不防，我们切不可掉以轻心。

余震来了怎么办？专家提醒要严防次生灾害发生，例如山体滑坡、水库溃堤等，在搭建临时避难场所时远离危险区域；在专业部门尚未对房屋进行安全鉴定前不要贸然进入，防范危房；提高防范余震的意识和技能，减少余震伤亡。

希望不会再发生危害人身安全的余震事件，愿一切平安。

参考文献

[1] Stein， S.， & Liu， M. Long aftershock sequences within continents and implications for earthquake hazard assessment. Nature 462， 87–89 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08502

[2] Chen， Y.， & Liu， M . Long-lived aftershocks in the New Madrid seismic zone and the rest of stable North America. Journal of Geophysical Research: Solid Earth， 128， e2023JB026482(2023). https://doi.org/10.1029/2023JB026482

本文来自微信公众号：石头科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：KF，美编：可然