我國地震海嘯的特點與構(gòu)造背景

馮 軍

地震海嘯是最嚴重的自然災害之一，對沿海城市和海洋工程的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。2004年12月26日印度尼西亞蘇門答臘島西南海域發(fā)生的8.7級地震，引發(fā)了百年罕見的地震海嘯，造成了印度洋周邊國家近30萬人死亡，沿海大批城鄉(xiāng)設(shè)施遭毀滅性的破壞。剛剛發(fā)生的東日本9級巨震，引發(fā)的地震海嘯，給日本造成了極大的破壞及重大人員傷亡，并引發(fā)了嚴重的核危機。這些地震海嘯事件引起了包括中國在內(nèi)的全世界各國政府和社會公眾的廣泛關(guān)注，如何預防地震海嘯災害，建立有效的海嘯預警系統(tǒng)成為社會各界關(guān)注的焦點。本文介紹了目前我國有關(guān)地震海嘯研究的現(xiàn)狀和發(fā)展。

一、什么是地震海嘯

地震海嘯是海底地震、火山爆發(fā)或者陡岸滑坡入海引起的。地震本身并不能產(chǎn)生海嘯，地震引起海嘯的必要條件是，地震時必須引起海底地殼的大面積迅速的垂直變化，另外地震海嘯的破壞程度取決于地震海嘯本身的強度、到波源域的距離、海底地形和海岸的形狀等因素。

世界上大量的資料分析表明，破壞性地震海嘯必須具備以下條件[1]：

1）地震要發(fā)生在海底且必須伴有大范圍的地殼的急劇垂直升降；

2）地震要達到相當?shù)膹姸?如6.5級以上)且震源深度較淺(如〈50km)；

3）發(fā)生海底地震海區(qū)的海水需有足夠的深度（〉50m）。

相對受災現(xiàn)場,地震海嘯可分為越洋海嘯和本地海嘯兩類。越洋海嘯指跨越大洋或從很遠處傳播來的海嘯,本地海嘯指海嘯發(fā)生源地到受災地區(qū)相距較近的海嘯。

二、我國歷史上發(fā)生過的地震海嘯

我國海區(qū)遼闊，海岸線北起遼寧，經(jīng)河北、山東、江蘇、浙江、福建、臺灣、廣東、廣西、海南等省， 長達1.8萬余公里。渤海、黃海、東海、南海等沿海地帶都曾發(fā)生過地震海嘯災害。中國是世界上最早有文字記載地震海嘯的國家，較為可靠的史書記載始見于《后漢書》：熹平二年六月(公元173年6月27日一7月26日)北海地震，東萊、北海海水溢出，漂沒人物。至今2000多年來我國記載與海嘯有關(guān)的事件達到100次左右，地震海嘯僅發(fā)生25次，其中8-9次為破壞性海嘯，且70%集中在臺灣和南海海域，頻率相當?shù)牡蚚2]。史書記載，1781年在臺灣海峽發(fā)生的一次海嘯，造成4-5萬人的死亡，這應是臺灣省(也是我國)最嚴重的一次地震海嘯災害。1867年臺灣基隆北海中的地震海嘯也造成500多人死亡。

上世紀50年代至今，我國大陸曾監(jiān)測記錄到近海的3次海嘯波。第一次是在1969年7月18日渤海7.4級地震引起的海嘯，在唐山記錄了20cm左右的海嘯波。第二次是1992年1月4-5日海南島西南海域發(fā)生最大為3.7級的8次地震，1月5日在榆林、東方、秀英等驗潮站分別記錄到幅度為20-80cm的海嘯波。第三次是1994年9月13日臺灣海峽7.3級地震，在福建的東山島驗潮站、廣東的汕頭驗潮站和臺灣的澎湖驗潮站分別記錄到26、47、38cm的海嘯波?？傮w上我國地震海嘯的頻度較低，破壞較輕。

三、我國發(fā)生地震海嘯地質(zhì)構(gòu)造背景

我國大陸東臨太平洋，發(fā)育有寬廣的大陸架，位于全球地震強度與頻度最高的地帶——西太平洋地震帶。黃海和東海地區(qū)水深較淺（前者平均深度40多米，后者平均200多米），并且外側(cè)有數(shù)道島鏈環(huán)繞圍護，阻礙了太平洋、印度洋越洋海嘯對于我國的影響，不利于地震海嘯的形成和傳播；同時中國海區(qū)一般沒有現(xiàn)今活動的板塊俯沖帶和海溝構(gòu)造，近代垂直差異運動表現(xiàn)不強烈，已發(fā)生的地震震源斷層多為走滑型，所以多數(shù)沿海地區(qū)發(fā)生地震海嘯的可能性不大。但在平均深度1200米的南海，特別是在臺灣島附近海域，具備發(fā)生地震海嘯的地質(zhì)構(gòu)造和深度條件，是產(chǎn)生地震海嘯的危險地段。由于南海特殊的地理環(huán)境,除臺灣島和菲律賓群島之間的巴士海峽和一些島嶼之間與大洋相通之外,總體上是一個相對封閉的海域,受越洋海嘯襲擊的可能性很小。

南海位于歐亞板塊、太平洋板塊和印澳板塊交匯處，于晚中新世時期由于歐亞板塊東南緣的解體、海底發(fā)生微擴張以及菲律賓地塊漂移而逐漸形成的[3]，是一個正在擴張的邊緣海盆地。自晚中新世以來，菲律賓地塊沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)40°-50°后，已經(jīng)接近南海東部邊緣，新產(chǎn)生的南海洋殼沿著馬尼拉海溝向東俯沖于菲律賓地塊之下，構(gòu)成了南海盆地現(xiàn)今的構(gòu)造格局。南海盆地地殼屬于大洋型地殼與大陸型地殼之間的過渡類型，斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，不同地段具有明顯差異。從斷裂的力學性質(zhì)來說，可分為張性斷裂、剪切斷裂、壓性斷裂及張剪性斷裂等；多為活動斷裂；其中東緣的俯沖型斷裂是發(fā)震斷裂[4]。西太平洋海溝-島弧地震帶的強震海嘯對我國沿海危險性依然存在。

四、我國的地震海嘯研究

中國地震海嘯的研究始于1976年唐山大震之后。經(jīng)歷那次世紀劫難后，人們對自然災害的安全意識大大增強，中國地震與海洋學者開始研究中國的地震海嘯問題。據(jù)統(tǒng)計我國近海海底地震引發(fā)海嘯的比例只有全球平均水平的1/4，但也并不排除某次強地震誘發(fā)大海嘯的可能，特別是臺灣周邊海域和南海，我國歷史上發(fā)生的海嘯事件中有 70%以上集中于此[5]。曾有學者[6]對我國進行了海嘯發(fā)生的區(qū)劃研究，首先將我國沿海劃分為3個區(qū)：（1）臺灣東部沿岸；（2）黃海、東海和南海沿岸；（3）渤海沿岸。這3 部分受海嘯影響的相對頻率分別是200、50、12。比率為 16:4:1。也就是說第1個區(qū)為海嘯的高發(fā)區(qū)，第2個區(qū)為中發(fā)區(qū)，第3個區(qū)為低發(fā)區(qū)。

我國于1983年加入國際海嘯預警系統(tǒng)，目前有4個海面浮標觀測系統(tǒng)承擔著太平洋海嘯的監(jiān)測工作。國家海洋環(huán)境預報中心具體承擔我國的海嘯預警業(yè)務(wù)工作，根據(jù)太平洋海嘯警報中心發(fā)布的有關(guān)越洋地震海嘯信息，發(fā)布我國沿海的海嘯預警報。一旦我國沿海將受到海嘯影響，國家海洋環(huán)境預報中心會立即通過海嘯預警報系統(tǒng)發(fā)布受影響地區(qū)的海嘯預警警報。同時，有關(guān)地區(qū)啟動相應的海嘯應急預案，應對可能產(chǎn)生的海嘯襲擊。

20世紀90年代后期，國家海洋局組織開發(fā)了太平洋海嘯資料數(shù)據(jù)庫、太平洋海嘯傳播數(shù)值預報模式和越洋、局地海嘯數(shù)值預報模式。該模式在我國廣東大亞灣、浙江秦山、三門、江蘇連云港、福建惠安5個核電站的環(huán)境評價中得到了應用。

雖然我國是太平洋海嘯預警系統(tǒng)的參與國，但太平洋海嘯預警系統(tǒng)對中國防災意義有限。越洋海嘯對中國沿海的影響很小，主要原因是受日本、琉球群島、菲律賓、印尼諸島和寬廣平坦的淺海大陸架的保護，越洋海嘯進入中國沿海后能量衰減很快，不足以引起災害。太平洋以及印度洋幾次著名的大海嘯傳播到我國近海僅有幾十厘米的波高。據(jù)2005年在北京舉行的印度洋海嘯預警國際研討會上公布，我國目前沒有建立依據(jù)信息技術(shù)的地震海嘯災害快速預警、評估以及災情速報技術(shù)系統(tǒng)，我國在東部海域以及環(huán)太平洋地震帶未來強震海嘯危險區(qū)預測、地震海嘯危險性區(qū)劃圖及其相關(guān)對策的研究尚處于空白狀態(tài)。我國開展的地震海嘯研究時間較短，相對于發(fā)達國家還有一定差距，關(guān)于南海海域地震海嘯的基礎(chǔ)地質(zhì)研究工作比較薄弱,與地震相關(guān)的構(gòu)造例如發(fā)震活動斷裂等研究較少。

南海面積約350×104km2，為渤海、黃海和東?？偯娣e的3倍。在其周緣的大陸架和大陸坡的沉積盆地中蘊藏著豐富的油氣資源，近年來已陸續(xù)打出了高產(chǎn)油氣井，加之其他的礦產(chǎn)資源和海洋生物資源，南海資源寶庫已嶄露廣闊的開發(fā)前景。而其北部的華南沿海，包括港、澳、臺和深圳、珠海等地區(qū)，人口稠密，經(jīng)濟發(fā)達，屬于密集型城市區(qū)。若在該地區(qū)發(fā)生類似于2004年印度洋地震引發(fā)的海嘯，則在相應的沿海地區(qū)造成的人員傷亡及經(jīng)濟損失將難以估量。所以加強海洋地震研究，掌握海洋地震規(guī)律，對提高我國防御地震海嘯災害的能力，為我國沿海經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展提供保障具有重要的現(xiàn)實意義。

[1] 李成.地震海嘯的研究.海洋通報， 1982,2(4):15-23.

[2] 王曉青，呂金霞，丁香. 2006. 我國地震海嘯危險性初步探討. 華南地震， 26（1）：76-80.

[3] 姚伯初.南海海盆在新生代的演化.南海地質(zhì)研究.廣州:廣東科技出版社， 1991.9-23.

[4] 金慶煥.南海地質(zhì)與油氣資源.北京：地質(zhì)出版社,1989.

[5] 楊馬陵，魏柏林.南海海域地震海嘯潛在危險的探析. 災害學， 2005,20(3):41-47.

[6] 葉琳，于福江，吳瑋.我國海嘯災害及預警現(xiàn)狀與建議. 海洋預報， 2005, 22(增刊):147-157.