樹木年輪與地震的奇妙關(guān)系

呂春

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

美國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？這一問題毫無疑問對(duì)于地震災(zāi)害的評(píng)估至關(guān)重要。

美國的樹輪學(xué)者們?cè)卦摰卣饚鄬硬杉藰淠灸贻啒颖?，通過專業(yè)的樹木年輪交叉定年與測量，發(fā)現(xiàn)斷層上的樹木自1813年以來出現(xiàn)了急劇的生長下降，并且用了十幾年的時(shí)間才恢復(fù)到被干擾前的生長水平，野外調(diào)查還發(fā)現(xiàn)一些樹木曾失去部分樹冠。然而，距離斷層較遠(yuǎn)的對(duì)照樹木的年輪并沒有出現(xiàn)上述生長下降的現(xiàn)象。于是學(xué)者們推測，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)了樹木年輪具有指示過去地震事件的能力，這就為人們研究過去地震事件提供了有別于儀器和文字記錄的另一條線索。樹木年輪在古地震事件研究中的優(yōu)勢在于可以準(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。樹木的年輪忠實(shí)地“記載”著樹木的生長狀況。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木或灌木根部發(fā)生壓縮或拉伸，并對(duì)樹冠、樹干和樹根產(chǎn)生直接的實(shí)體性破壞。樹冠和根部的損害，會(huì)造成樹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)致樹木的死亡。這些由外界干擾因素對(duì)樹木生長的影響不同于氣候變化對(duì)周邊對(duì)照樹木（未受地震干擾）的影響，并在樹木年輪上記錄下來。通過對(duì)地震帶附近樹木年輪的分析，并與周邊沒有受地震影響的樹木年輪之間進(jìn)行對(duì)比，利用交叉定年等研究手段，可以推測過去發(fā)生地震的年代。

樹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。通過采集由地表變化而死亡的樹木年輪樣本并與周圍活樹進(jìn)行比較，美國學(xué)者推測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，一些樹木因無法忍受高鹽度的海水而死亡。在進(jìn)行樹木年輪分析時(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棵死樹的樣品進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樹死亡的年代都在1680年以后，但因?yàn)樗罉鋪G失了樹皮，導(dǎo)致無法確定樹木死亡的準(zhǔn)確年代。后來，科學(xué)家們又對(duì)帶有樹皮的根部進(jìn)行定年，最終確定了樹木死亡年代是在1699年生長季之后和1700年生長季之前。

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)系仍然存在著爭論，但無論如何，樹木年輪為我們認(rèn)識(shí)過去發(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)樹木生長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)致樹木生長的下降，其影響一般只限于一兩年，但也有持續(xù)十年甚至更長的干旱事件，例如20世紀(jì)20年代我國北方大旱就持續(xù)了十年之久。在高海拔山區(qū)和高緯度地區(qū)，樹木的生長往往會(huì)受到低溫的限制。