智利中部因M 8.8地震而最終破裂＊

RaulMadariaga Marianne Métois Christophe Vigny Jaime Campos

1)Laboratoire de Géologie etLIA Montessus de Ballore,CNRS and Ecole Normale Supérieure,75231 ParisCedex 05,France

2)L IA Montessus de Ballore,Departamento de Geofisica,FCFM,Universidad de Chile,Santiago,Chile

智利中部因M 8.8地震而最終破裂＊

RaulMadariaga1)Marianne Métois1)Christophe Vigny1)Jaime Campos2)

1)Laboratoire de Géologie etLIA Montessus de Ballore,CNRS and Ecole Normale Supérieure,75231 ParisCedex 05,France

2)L IA Montessus de Ballore,Departamento de Geofisica,FCFM,Universidad de Chile,Santiago,Chile

智利是世界上部分大地震的發(fā)生地:那里大概平均每十年就會(huì)發(fā)生一次8級(jí)地震。這些地震都發(fā)生在俯沖帶:有的發(fā)生在南美和Nazca板塊之間的界面上,稱為板間破裂;有的發(fā)生在Nazca俯沖板塊內(nèi)部,稱為板內(nèi)事件。每個(gè)世紀(jì)都會(huì)發(fā)生幾次巨大的板內(nèi)、板間地震,這些地震只需一次劇烈震動(dòng)就會(huì)造成數(shù)百公里的破裂。2010年2月27日的地震就屬這種情況。當(dāng)時(shí)一次特大地震(M 8.8)襲擊了智利中部的馬烏萊(Maule)和比奧比奧(Biobío)地區(qū)。該區(qū)上一次大的俯沖型地震發(fā)生在1835年,那年,達(dá)爾文在乘“貝格爾號(hào)”(Beagle,一譯“小獵犬號(hào)”——譯者注)航行期間造訪此地。他對(duì)那次地震的描述啟發(fā)了許多地震學(xué)家和研究智利地震的歷史學(xué)家。

20世紀(jì)70年代初,Kelleher指出智利地震發(fā)生在以往大地震留下的“空區(qū)”。當(dāng)時(shí),馬烏萊地區(qū)沒有被認(rèn)定為空區(qū),因?yàn)槟抢?939年1月25日已經(jīng)發(fā)生過一次大地震(M 7.8);那是迄今為止智利發(fā)生的傷亡最為慘重的一次地震事件,地震共造成2萬人喪生。20世紀(jì)90年代,地震學(xué)家發(fā)現(xiàn)1939年地震不是一次俯沖地震,而是有史以來在智利記錄到的最大一次板內(nèi)地震。

當(dāng)康塞普西翁(Concepción)和孔斯蒂圖西翁(Constitución)之間的地區(qū)被認(rèn)定為地震空區(qū)后,一個(gè)由智利和歐洲研究人員組成的團(tuán)隊(duì)立即決定對(duì)該區(qū)進(jìn)行詳細(xì)考察。他們發(fā)現(xiàn)該板塊界面處于完全閉鎖(耦合)狀態(tài),所以應(yīng)力正在以最快的速度聚集。對(duì)好幾組研究人員獲得的大地測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋后,發(fā)現(xiàn)沿智利俯沖帶的耦合自南向北變化很大,但在最古老的空區(qū)耦合最強(qiáng)。

圖1顯示了根據(jù)所有可利用的GPS資料得出的馬烏萊地震區(qū)的板塊耦合。板塊界面的紅色區(qū)域代表至少?gòu)?000年以來兩個(gè)板塊完全閉鎖的地方。由于該區(qū)的地震活動(dòng)性很弱,而且記錄地震活動(dòng)的地震儀也不多,所以很遺憾無法對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行詳盡的地震學(xué)研究。根據(jù)地震目錄,2009年12月29日前的10年間馬烏萊和比奧比奧地區(qū)只發(fā)生過10次5級(jí)以上地震。從那一天起,一系列地震事件開始錯(cuò)斷圖中所繪的橢圓區(qū),即離馬烏萊地震震中不到30 km的區(qū)域。

圖1 2010年2月27日馬烏萊地震前智利中部的應(yīng)力積累。圖中示出Nazca和南美板塊之間板塊界面的耦合度(或閉鎖)。暗紅色區(qū)域與破裂帶(黃色橢圓)吻合很好。小圓點(diǎn)是產(chǎn)生此圖像所用的GPS站點(diǎn)。黑色五角星代表此次地震震中。小橢圓是2009年12月—2010年1月觀測(cè)到的前震發(fā)生的地區(qū)(注:原圖為彩圖)

馬烏萊地震來襲時(shí),智利還沒有能夠記錄大地震的地震臺(tái)網(wǎng)。只有幾臺(tái)布設(shè)在智利和阿根廷的加速儀記錄到了此次地震;這是第一次有近震源強(qiáng)震數(shù)字資料可利用的特大地震。主震的大地測(cè)量資料更加豐富:地震發(fā)生在幾組科學(xué)家布設(shè)的GPS聯(lián)測(cè)臺(tái)網(wǎng)內(nèi)?？姿沟賵D西翁的一臺(tái)連續(xù)記錄的GPS接收儀記錄到了一個(gè)4m多的向海峰值位移。由于缺乏連續(xù)記錄的強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng),智利政府未能獲得有關(guān)此次地震的可靠信息,也就無法為主震后不到1小時(shí)就襲擊震中附近海岸城市的海嘯做好準(zhǔn)備?？拐鹜ㄓ嵕W(wǎng)絡(luò)的缺失妨礙了應(yīng)急響應(yīng)。盡管震級(jí)很大,但馬烏萊地震罹難者的官方數(shù)字不到500人——與最近幾次事件相比數(shù)字不算很大。原因應(yīng)歸于現(xiàn)代化抗震建筑設(shè)計(jì)的良好性能以及人們?cè)诋?dāng)局還在猶豫不決時(shí)及時(shí)從海嘯中逃生的快速反應(yīng)。在震中,地震產(chǎn)生的水平地面加速度高達(dá)6m/s2(按地震工程師常用的單位,相當(dāng)于約60%的重力加速度),但在人口更加密集的智利中央山谷地區(qū)加速度較低。這些峰值加速度都在智利抗震規(guī)范的地震設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)經(jīng)受住了嚴(yán)重破壞,只有極少數(shù)建筑物倒塌,幾年前智利新聞媒體中廣泛報(bào)道的地理學(xué)家所預(yù)測(cè)的慘劇并未發(fā)生。

沿智利海岸進(jìn)一步向北研究顯示該板塊界面的類似應(yīng)力加載過程也出現(xiàn)在梅希約內(nèi)斯(Mejillones)半島與智利和秘魯邊界之間。這一地區(qū)被稱為塔拉帕卡(Tarapacá)峽谷,上兩次大地震分別發(fā)生在1868年和1877年,震級(jí)都接近8.7。智利、歐洲和美國(guó)的研究人員已在智利北部布設(shè)了一個(gè)地震和大地測(cè)量?jī)x臺(tái)網(wǎng)。塔拉帕卡大區(qū)正顯示出新一輪地震活動(dòng)跡象:該峽谷南端2007年11月發(fā)生一次7.8級(jí)大地震,而且自2009年以來,伊基克城(Iquique)已遭受了數(shù)次6級(jí)地震侵襲。目前急需對(duì)來自這一臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,只有這樣才能在今后幾十年內(nèi)的大地震來襲時(shí)及時(shí)發(fā)出預(yù)警。

馬烏萊地震帶來的主要啟示就是特大災(zāi)難性地震的地點(diǎn)可被提前確定,但目前仍不可能預(yù)測(cè)這些事件發(fā)生的確切時(shí)間。特大地震極其罕見,這類地震要求有長(zhǎng)期的國(guó)家政策來保障建筑規(guī)范的實(shí)施。在智利,建筑抗震性能良好,但通訊網(wǎng)絡(luò)令人失望。如果將合適的儀器(像智利北部的連續(xù)加速儀一樣)與抗震通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)手使用,近實(shí)時(shí)地計(jì)算出智利地震的位置和震級(jí),那么海嘯預(yù)警也會(huì)發(fā)揮作用。

(注:參考文獻(xiàn)略)

譯自:Science,Vol.328,9 April2010,181-182

原題:Central Chile finally breaks

(中國(guó)地震局地球物理研究所 左玉玲 譯)

(譯者電子信箱,左玉玲:yulingzuo@yahoo.com.cn)

P315;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.05.003

2010-04-15。