地震會引致房間隆隆搖晃、物品掉落碎裂、建築物崩塌,甚至山崩。對任何遇到此災難的人來說都是一場噩夢。普羅大眾所知,大多數的地震由地球構造運動引起—即是由地殼及上地幔組成之岩石圈的巨大板塊間相互摩擦,造成地表可見的震動、隆起,以至災害與混亂。

然而,地殼運動並不足以解釋地震的原因。香港中文大學(中大)領導的最新一項研究發現,「水」竟然是構成地震的另一個「幕後黑手」。此乃由(有時因地震而引發的)山崩而形成的堰塞湖水,通過增加附近地殼斷層的壓力而觸發更多次地震。

領導研究的中大理學院地球與環境科學課程助理教授陳衍佐教授表示:「過往的研究集中探討地震如何引發山崩,我們的研究則首次證實,山崩堵塞河床而形成堰塞湖原來可反向引發地震,證明兩者存在雙向的交互作用。」

「我們收集了橫跨不同時間與地點的地震數據,並計算堰塞湖對附近地殼斷層施加的壓力變化,然後驗證這些壓力的增加會否令相關時地的地震頻率明顯上升。」他補充道。

中大聯同瑞士聯邦森林、雪與景觀研究所、中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所及四川省地震局的專家團隊合作進行是次研究。

地震和地表災害兩者可以互為因果:地震可以造成山崩,但山崩引發的堰塞湖同樣可以透過改變地下壓力造成地震。

研究團隊發現,2018年青藏高原白格發生兩次大型山崩,崩塌物體積共達3,300萬立方米並形成了堰塞湖,在接續的一星期內,該區就發生了超過60次地震,頻率較堰塞湖形成前大幅增加了20倍。團隊為了找出原因而建構了一個地震壓力觸發模型,證實了這些地震最有可能是由堰塞湖的重量與其壓力觸發:水位上升使水壓對地下的壓力增加;湖水同時擴散到附近土壤和岩石中使孔隙壓力上升,堰塞湖就是在這兩種聯合作用下觸發地震。

這項研究結果對緊急應變部門未來實施地震監察和風險管理帶來重要啟示,包括能更準確預測地震發生的位置以相應調整防災策略,並可以考慮為堰塞湖洩洪,避免潰決洪水發生並減低觸發地震的風險。

陳教授說:「地表自然災害與地震可起互為因果的作用,甚至可以形成一個災害循環。以2008年中國汶川地震為例,就引發了超過十萬次山崩並形成了數百個堰塞湖,它們可能是當年部分後續地震的成因之一。因此,這些高風險地區未來作自然災害風險評估時,或需要考慮到堰塞湖引發地震的連鎖效應。」

世界各地正面對氣候變化所帶來的種種挑戰,情況亦日益加劇。當中地震可能是其中之一。氣候暖化下各地冰川不斷融化,導致冰川湖的體積及重量增加,可以形成類似堰塞湖的結構。當這些冰川湖的體積變大到某個水平,可能有機會透過類似堰塞湖的機制觸發地震。陳教授表示,未來需要進一步研究以確認這個推測。

冰川湖或形成類似堰塞湖的結構並可能觸發地震。

此外,陳教授說,研究團隊將進一步研究喜馬拉雅山和安第斯山脈等各地情況,以了解由堰塞湖觸發地震之現象的規模及普遍性。

「中國西南部和喜馬拉雅山等地震活躍的高山地帶都可能是高風險地區,因這些地方較常出現大型山崩並形成堰塞湖。」陳教授說。他相信,是次研究成果有利減低自然災害對高風險地區居民的影響。