凹凸体在真实条件下也是存在的，图中即为日本东北区域的凹凸体分布图图源：参考文献[3]

总结一下就是，在这些实验的情况中，普通地震发生之前，均有慢地震的发生。所以如果对慢地震进行仔细研究，了解了各地慢地震的波形特点及其历史特征，可能就有助于进行大地震的预测。但是，目前我们最大的问题是，现有的地震仪很难识别慢地震。

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为什么慢地震难以识别？

人类从 19 世纪中期就开始研究地震以及地震波，并在 19 世纪末期设计出了能记录地震波的地震仪。自此以后一直到现代，人类记录并研究地震波有近 200 年的时间，但却一直没能发现慢地震的存在；这是因为慢地震的地震波周期很长，普通地震仪难以发现。如前文所述，普通地震发生时，断层破裂面的扩展速度极快，因此震源持续时间很短，这反映在地震波的形态上就是持续时间很短的波动，而慢地震的断层破裂面的扩展速度很慢，因此其波动持续时间很长，且波动很小。

普通地震地震波波形（a）到慢地震地震波波形(e)对比图图源：参考文献[3]

而我们所说的地震仪的原理其实很简单，简单来说就相当于一架单摆，摆末端是一支铅笔，单摆会随着地震的震动而左右摇晃，同时，铅笔也会随之摆动。在铅笔之下有一个纸卷，纸卷匀速运动（因为速度已知，纸卷长度也已知，所以时间也是已知的），那么在纸卷上就会记录下地震波随时间的变化情况。在普通地震下，单摆的摆动很剧烈，但是在慢地震下，由于地球震动速度很慢，单摆压根反应不过来，所以在纸上记录下的几乎是一条直线。我们用手就能复制这个实验：用手拿一个单摆，快速摆动手，单摆会剧烈摆动，这是普通地震的情况；若是极为缓慢地左右移动手，会发现单摆根本不动，这就是慢地震的情况。

普通地震（a）就如同拿着单摆快速摆动，地震仪会记下剧烈的地震波；而慢地震（b）就如同拿着单摆缓慢左右移动手，地震仪记下的就几乎是直线图源：参考文献[3]正是因为慢地震的这种特点，所以一直到 2000 年之前，科学家都并不了解慢地震；直到 2001 年以后，随着环太平洋俯冲带一系列慢地震的发现，慢地震的研究才引起了人们的重视。但在研究过程中也遇到一个大问题，那就是虽然目前的地震仪精度越来越高，但是这些地震仪本身并不是为慢地震测量而设计的。目前的绝大部分地震仪，都只能观测持续时间 200 秒以下的地震波，超过这一时间就精度大大下降，而慢地震的地震波持续时长往往长达数千秒甚至数天。

典型的普通地震波，可以看到其持续时间基本上以秒为单位（横坐标）图源：wikipedia

而且，慢地震的地震波常常被噪音覆盖。在自然界中，地球的自由振荡、台风等多种事件均能导致地震仪中出现低频长周期信号，这些信号在以往会被认为是噪音而被剔除掉；但如果考虑到慢地震也会引起此种信号，那么如何从种种噪音中识别慢地震的地震波又成了一个很大的问题。不过，随着科技进步，有些科学家正在研究利用机器学习进行滤波，有些科学家正在考虑设计新的监测设备并且建设更多监测台网。相信在不久的将来，我们对慢地震的认识会更加深刻，或许到那时，我们就能够实现对地震的预测了。

参考文献：

[1]（美）塞思·斯坦，（美）迈克尔·维瑟逊著. 地震学、震源及地球结构概论. 北京：科学出版社, 2020.03.[2] 王卫民, 赵连锋, 李娟, 等. 四川汶川 8.0 级地震震源过程[J]. 地球物理学报, 2008, 51(5): 1403-1410.[3] (日)川崎一郎著 陈会忠等译.何谓慢地震：探索巨大地震预报的可能性 [M]. 北京:地震出版社, 2013.[4] 周聪. 地震前兆性慢滑移事件研究[D].中国地震局地质研究所,2021.DOI:10.27489/d.

出品：科普中国作者：地星引力监制：中国科普博览选送单位：中国科学院计算机网络信息中心

（科普中国）