日本“3·11”地震是有記錄以來震級最強的，因為它沖擊了世界上監測最多的地震帶之一，這次自然災害為科學家提供了重要的有關9級地震的稀有珍貴數據 。在獲取這些新數據之后 ， 表面巖石和土壤對強烈的沖擊的反應狀況 ， 是首要研究的課題 。
 
美國佐治亞技術研究所的科學家從多個測量站的數據分析發現，地震削弱地下物質高達70% ， 地殼頂層的土壤非線性響應模式，有助于了解地表之下很深斷層的震動如何傳遞到房屋、橋梁和其他建筑物 。
 
認知大地震對土壤的沖擊狀況，對于工程師和建筑師設計未來建筑，來應對如此規模地震加速度的承受能力是非常重要的 。這些信息也將有助于地震學家開發新的模型來預測這些罕見的、非常強大的災害所造成的效應 。
 
佐治亞理工學院地球與大氣科學學院的副教授Zhigang Peng認為，土壤強度的非線性程度是有史以來觀測到最大的，因為這次地震產生的地面震動的加速度高達地球引力的3倍 。
 
Peng教授和他的研究生是首批來調查地震儀記錄高質量數據的科學家，這是日本強震網絡KIK-Net的一部分 。觀測站都在地表上和深層基巖鉆孔上設置了加速度計 。研究人員從6個站的表層土壤層和下伏基巖之間的強速度對比研究中，遴選需要的研究數據 。
 
在這項研究中，他們試圖通過研究土壤的非線性和地面峰值加速度（PGA）之間的關系了解控制的土壤響應的參數到底是什么？從基巖上的傳感器和表層傳感器獲取運動加速度數據，通過對這二者數據的比較，他們能夠去研究地震是如何改變土壤屬性的 。研究人員計算了每站點測量的每一對光譜數據的比值 ， 基于比值來跟蹤不同地點的、不同的PGA狀態下的土壤反應的動態變化 。
 
在強烈震動的時候，土壤的切變系數大概降低了將近 70%，通常來講，在表面附近，有土壤和好幾層沉積巖巖石，在這下面是比表層更加堅固的基巖，當地震波來的時候 ， 最上層的土壤能增強地震波 。從土壤的非線性的反應是不尋常的，雖然，很少依靠他們的構成，但在其他的地震預測區（如加利福尼亞和土耳其）類似但規模更小的效應已經發現 。地球上層地殼淺層由稀少的土壤類型、礫石、黏土顆粒、沉積層中較大的巖石組成 。
 
“3·11”地震持續時間特別長 ， 所產生的范圍也非常廣泛、強度的變化也特別大，因此，它為感興趣的科學家在研究非線性土壤反應研究，提供了一個前所未有的數據集 。除了最強沖擊的即時效應，研究人員感興趣的是地震過后土壤如何恢復自己的功能 。其恢復時間從2年到幾年不等 。
【日本開展地震對土壤影響研究】
馬翰青 中國科學報

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