核试验停了 8 年,地震反而越来越多

核试验停了 8 年,地震反而越来越多

地震学核试验丰溪里诱发地震

数据源:HN + web research

100千吨TNT炸完,余震没来

2017 年 9 月,朝鲜在丰溪里的万塔山地下引爆了第六次核试验。爆炸当量估计在 100 到 250 千吨 TNT 之间,美国地质调查局(USGS)将其记录为一次 6.3 级地震事件。约 8 分钟后,一次 4.1 级事件被判定为地下爆腔塌陷。

按常理,这种规模的地下爆炸会破碎周围岩体、触发密集的小型余震,然后随着地壳重新调整,余震在数周内逐渐消退。但丰溪里几乎什么都没发生——除了一次孤立的小地震外,没有明显余震序列。持续性地震活动在大约三周后才开始出现。

八年后的今天,那片区域的地震非但没有停,反而越来越多。

1399 次微震从噪声里被挖出来

2026 年 9 月 17 日发表在《Science》上的一项新研究给出了完整的画面。釜山国立大学的 Kwang-Hee Kim 与成都理工大学地球物理学家 Xingli Fan 领导的团队,检索了中国与韩国从 2008 年到 2025 年积累的地震记录,识别出丰溪里附近总计 1399 次地震,并精确定位了其中 955 次。绝大多数是 2 级以下的微小地震,肉眼看地震仪根本注意不到。

丰溪里核试验场 图:美国地质调查局(USGS)发布的 2013 年朝鲜核试验烈度图。来源:USGS

发现它们靠的是一种叫「模板匹配」的技术。原理不复杂:先拿已知地震的波形当样本,再用这个样本去整段整段地扫历史记录,把埋在噪声里、振幅太小而被忽略的事件一个个捞出来。打个比方,就像拿一段旋律去搜一整天的录音,把所有哼过同一首歌的片段标记出来——哪怕快被环境噪音盖住了。

关键数据指向一个反常的结论:2017 年核试验之后,地震频率没有下降,而是一路增加到 2025 年;同时所有地震合起来释放的总能量(地震学里叫「地震矩」)也在同步上升。 空间上,这些地震沿两条大致平行的北北西向线分布。一条对应万塔山以南几十年前测绘过的已知断层延伸段;另一条没有任何地表痕迹。研究者无法进入朝鲜实地勘察,只能翻检几十年前的地质图才把两者对上。

核爆把应力存进地壳,断层分期偿还

这组数据的主要解释是:六次核试验反复破坏了万塔山浅部岩体,把应力转移到了本来就接近破裂临界点的既有断层上。山体自重和崎岖地形可能决定了哪些断层最脆弱。建模显示,地震最密集的区域恰好存在异常大的应力变化。

佐治亚理工学院地震学家 Zhigang Peng 指出,断层即便看起来已经休眠,也可能一直处在随时滑动的临界状态。流体注入等人类活动同样能把这类断层推向破裂。核爆做的事类似:给一根绷紧的弹簧再加一点力。只是这一点力分散在方圆几十公里的多条断层上,由它们各自按自己的节奏释放。

丰溪里核试验场位置示意 图:丰溪里核试验场位置示意。来源:VOA / Wikimedia Commons

2018 年,哥伦比亚大学地震学家 Won-Young Kim 与同事曾在试验场附近一条约 700 米长的断层上定位过 13 次试验后地震,并预测应力调整还会继续。但实际持续的时间远超他们的预测——八年过去了,地震活动不但没衰减,频率还在爬升。

地震远在 20 公里外,两种机制都对不上

真正让地震学家困扰的是距离。核爆的冲击波是一个短促的应力脉冲,理论上应该在几乎同一时间就触发附近断层的破裂,解释不了八年后的持续活动。而核爆留下的长期静态应力变化,又应该随距离迅速衰减,很难解释 20 到 30 公里外出现的地震。两种经典机制都对不上。

USGS 地球物理学家 Walter Mooney 提出了另一种可能:慢速流动的地下流体或许起了关键作用。爆炸在岩体中撕开大量裂隙,地下水沿裂隙渗流到断层面上,像润滑剂一样削弱摩擦力。流体迁移慢,能解释时间延迟;流体能沿裂隙网络扩散,也能解释空间上的距离。但论文作者表示考虑过这个假说,目前缺乏直接证据。Mooney 的原话是:「陪审团还没回来(The jury’s still out)。」

2026 年 6 月,中国地震局地震学家 Mengyi Ren 与同事在《Seismological Research Letters》上报告了一组平行数据:从 2016 到 2024 年,他们找出了 647 次此前未被发现的地震样事件,其中 2021 和 2022 年有几个月事件数超过 30 次。但两份研究存在差异——Ren 团队观察到地震向试验场方向迁移,新研究没有发现明确的迁移趋势。两组数据都指向持续活动,但在细节上各说各话。

人类扰动地壳,账单比教科书写得长

人类诱发地震的案例本来就不少:注废水、采矿、水库蓄水、地热项目,都被证明能触发地震。Kwang-Hee Kim 自己就曾在 2018 年把韩国 5.5 级的浦项地震与地热项目注液、激活既有断层联系起来。他说万塔山这件事说明,一种全然不同的人类扰动——地下核爆——也能留下很长的地震后事。

丰溪里的不同之处在于时间跨度:核试验似乎让已经承压的地壳持续破裂了八年以上,而且到 2025 年还在加速。 这个时间尺度远超教科书对余震衰减的描述。Kwang-Hee Kim 的原话是:「还有很多很多事我无法解释」,「这完全不同于我们的预期或教科书案例」,「正常情况地震活动会随时间衰减」。

核爆留下的地震账单比所有人以为的都长。而这张账单的形状之所以现在才被看见,是因为检测技术——模板匹配——终于灵敏到能把埋在噪声里的微震一个个翻出来。账单还在增长,到期日未知,连读账单的人自己都承认看不清后面几页写了什么。

参考链接:

  • Science 期刊论文
  • Seismological Research Letters(Ren 等人研究)
  • HN 讨论