樹(shù)木年輪與地震的奇妙關(guān)系

樹(shù)木與地震，可謂風(fēng)馬牛不相及，然而科學(xué)家卻從樹(shù)木年輪的變化中，揭開(kāi)了人類(lèi)尚不可知的地震秘密……

美國(guó)加州圣安特里斯斷層曾導(dǎo)致了傷亡嚴(yán)重的1906年舊金山大地震，并且直到今天仍然威脅著洛杉磯地區(qū)的安全。這個(gè)斷層上的下一次地震將會(huì)發(fā)生在什么時(shí)候呢？這一問(wèn)題毫無(wú)疑問(wèn)對(duì)于地震災(zāi)害的評(píng)估至關(guān)重要。

美國(guó)的樹(shù)輪學(xué)者們?cè)卦摰卣饚鄬硬杉藰?shù)木年輪樣本，通過(guò)專業(yè)的樹(shù)木年輪交叉定年與測(cè)量，發(fā)現(xiàn)斷層上的樹(shù)木自1813年以來(lái)出現(xiàn)了急劇的生長(zhǎng)下降，并且用了十幾年的時(shí)間才恢復(fù)到被干擾前的生長(zhǎng)水平，野外調(diào)查還發(fā)現(xiàn)一些樹(shù)木曾失去部分樹(shù)冠。然而，距離斷層較遠(yuǎn)的對(duì)照樹(shù)木的年輪并沒(méi)有出現(xiàn)上述生長(zhǎng)下降的現(xiàn)象。于是學(xué)者們推測(cè)，1812～1813年間，這一帶可能曾有地震發(fā)生。歷史資料恰好記錄了1812年12月這一帶發(fā)生了一次7.5級(jí)以上的大地震。

上述例子證實(shí)了樹(shù)木年輪具有指示過(guò)去地震事件的能力，這就為人們研究過(guò)去地震事件提供了有別于儀器和文字記錄的另一條線索。樹(shù)木年輪在古地震事件研究中的優(yōu)勢(shì)在于可以準(zhǔn)確定年，甚至可以精確到季節(jié)，這是年輪分析應(yīng)用于古地震學(xué)研究的關(guān)鍵。樹(shù)木的年輪忠實(shí)地“記載”著樹(shù)木的生長(zhǎng)狀況。在地震時(shí)，地面的搖動(dòng)、地表的破裂、地面的抬升或下降，以及地面的位移或滑坡等干擾因素會(huì)使地震帶或地震帶附近的樹(shù)木或灌木根部發(fā)生壓縮或拉伸，并對(duì)樹(shù)冠、樹(shù)干和樹(shù)根產(chǎn)生直接的實(shí)體性破壞。樹(shù)冠和根部的損害，會(huì)造成樹(shù)木年輪寬度的突然變窄或者缺失，在個(gè)別情況下地震造成的強(qiáng)干擾甚至可導(dǎo)致樹(shù)木的死亡。這些由外界干擾因素對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)的影響不同于氣候變化對(duì)周邊對(duì)照樹(shù)木（未受地震干擾）的影響，并在樹(shù)木年輪上記錄下來(lái)。通過(guò)對(duì)地震帶附近樹(shù)木年輪的分析，并與周邊沒(méi)有受地震影響的樹(shù)木年輪之間進(jìn)行對(duì)比，利用交叉定年等研究手段，可以推測(cè)過(guò)去發(fā)生地震的年代。

樹(shù)木年輪還為研究太平洋西北部的卡斯卡底地震的發(fā)生提供了重要線索。通過(guò)采集由地表變化而死亡的樹(shù)木年輪樣本并與周?chē)顦?shù)進(jìn)行比較，美國(guó)學(xué)者推測(cè)1699～1700年卡斯卡底斷裂帶可能發(fā)生了強(qiáng)烈的地震，并且地震可能造成了沿海陸地和森林的下沉，一些樹(shù)木因無(wú)法忍受高鹽度的海水而死亡。在進(jìn)行樹(shù)木年輪分析時(shí)，研究人員首先采集了陸地上19棵存活的北美云杉，建立了從991～1986年的年表，又沿90千米的海岸線從河流、港灣中采集了75棵死樹(shù)的樣品進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樹(shù)死亡的年代都在1680年以后，但因?yàn)樗罉?shù)丟失了樹(shù)皮，導(dǎo)致無(wú)法確定樹(shù)木死亡的準(zhǔn)確年代。后來(lái)，科學(xué)家們又對(duì)帶有樹(shù)皮的根部進(jìn)行定年，最終確定了樹(shù)木死亡年代是在1699年生長(zhǎng)季之后和1700年生長(zhǎng)季之前。

日本科學(xué)家也報(bào)道1700年1月27日海嘯襲擊了日本本州島，他們認(rèn)為此次海嘯可能是由9級(jí)地震引發(fā)的。從兩者在時(shí)間上的一致性看，學(xué)者們認(rèn)為發(fā)生在美國(guó)太平洋西北部的地震可能誘發(fā)了此次海嘯事件，其影響波及日本沿海。雖然對(duì)兩者之間的聯(lián)系仍然存在著爭(zhēng)論，但無(wú)論如何，樹(shù)木年輪為我們認(rèn)識(shí)過(guò)去發(fā)生的地震事件及其他相關(guān)災(zāi)害事件提供了寶貴線索。

當(dāng)然，在判定外界干擾因素對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)的影響系地震事件所致之前，我們必須排除其他可能的干擾因素，例如干旱、火災(zāi)等事件。在干旱、半干旱地區(qū)，干旱也能導(dǎo)致樹(shù)木生長(zhǎng)的下降，其影響一般只限于一兩年，但也有持續(xù)十年甚至更長(zhǎng)的干旱事件，例如20世紀(jì)20年代我國(guó)北方大旱就持續(xù)了10年之久。在高海拔山區(qū)和高緯度地區(qū)，樹(shù)木的生長(zhǎng)往往會(huì)受到低溫的限制。

編輯/丁俊玲