地震區(qū)劃圖上未明確標(biāo)注的地震危險(xiǎn)＊

Philip England,James Jackson

1)Department of Earth Sciences,University of Oxford,South Parks Road,Oxford OX13AN,U K 2)Bullard Labo rato ries,Department of Earth Sciences,University of Cam bridge,Madingley Road,Cambridge CB3 0EZ,U K

沿板塊邊界分布的潛在地震危險(xiǎn)在地震區(qū)劃圖中已經(jīng)標(biāo)注得比較清晰了?，F(xiàn)在我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注那些不在預(yù)料之內(nèi)的位于大陸內(nèi)部的地震所帶來(lái)的威脅。

2011年3月11日發(fā)生在日本東北部的MW9.0地震包含著一個(gè)有關(guān)抗御地震的不尋常的故事。無(wú)論是震動(dòng)和海嘯引起的持續(xù)危險(xiǎn),還是對(duì)日本的長(zhǎng)期地震預(yù)測(cè)方法的批評(píng)[1],都不應(yīng)該讓我們忽略這樣一個(gè)事實(shí):這次災(zāi)難導(dǎo)致的死亡率相當(dāng)?shù)汀Ｔ谶@次地震中,超過(guò)600萬(wàn)人口處在麥加利地震烈度表Ⅷ度或以上的地區(qū)。其中,大約2.5萬(wàn)人(約0.4%)死亡或失蹤,且大多數(shù)是由海嘯造成的。與此形成明顯對(duì)比的是,大陸內(nèi)部地震的死亡率通常超過(guò)5%,甚至可高達(dá)30%。正如2011年1月在英國(guó)牛津召開的地震易損性研討會(huì)上所討論的那樣[2],我們認(rèn)為日本或美國(guó)加州的抗震方面的知識(shí)必須傳授給那些地震災(zāi)害經(jīng)常造成巨大死亡人數(shù)的國(guó)家,他們往往遠(yuǎn)離媒體的關(guān)注。

破壞性地震主要發(fā)生在兩個(gè)背景之下:①板塊邊界,②大陸內(nèi)部的斷層彌散網(wǎng)絡(luò)。就地震風(fēng)險(xiǎn)而言,板塊邊界的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是它是一個(gè)狹窄斷裂帶,其位置可以精確測(cè)定,斷裂帶的潛在滑動(dòng)積累相對(duì)較快,速率為10～100 mm/a。相比之下,大陸內(nèi)部的斷層網(wǎng)絡(luò)卻不能如此明確地界定。這些地帶的寬度通常為數(shù)百或數(shù)千公里,包含許多獨(dú)立的斷層,每條斷層每年的累積滑移量只有零點(diǎn)幾到幾個(gè)毫米[3-4]。在過(guò)去的120年里,死亡人數(shù)達(dá)到或超過(guò)1000人的地震有130個(gè),其中約100個(gè)發(fā)生在大陸內(nèi)部地區(qū),造成至少140萬(wàn)人死亡,而板塊邊界地震造成約80萬(wàn)人死亡,其中約一半是由海嘯引起的(圖1)。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)字中可以很快得到幾條明顯的信息。首先,大陸內(nèi)部地震導(dǎo)致的死亡人數(shù)明顯大于板塊邊界地震造成的死亡人數(shù),最具破壞性的大陸內(nèi)部地震震級(jí)為 MW7～8。平均而言,MW≈7.0地震會(huì)導(dǎo)致數(shù)千人死亡,而震級(jí)大于 MW7.5的地震會(huì)導(dǎo)致數(shù)萬(wàn)人死亡。這種地震是由其相關(guān)斷層的數(shù)米的滑動(dòng)造成的。由于大陸內(nèi)部的應(yīng)變速度緩慢,所以積累這樣的位移量需要幾百到幾千年的時(shí)間。由此可見,20世紀(jì)的人員傷亡只是一小部分?jǐn)鄬悠屏训慕Y(jié)果,而未來(lái)的地震仍在這些斷層上積聚;但這一小部分?jǐn)鄬泳鸵馕吨?00次災(zāi)難。

圖1 過(guò)去一個(gè)世紀(jì)中地震造成的死亡人數(shù)[15]。大陸內(nèi)部地震(紅色)造成的死亡人數(shù)明顯多于板塊邊界地震(藍(lán)色)造成的死亡人數(shù)。過(guò)去的100年間,死亡人數(shù)超過(guò)5000的板塊邊界大地震(M W＞8)只有2004年的蘇門答臘地震和2011年的東日本大地震。雖然1923年日本關(guān)東 M W 7.9級(jí)地震造成約14萬(wàn)人死亡,但大部分是由火災(zāi)導(dǎo)致的。圖中地震按相差0.25震級(jí)進(jìn)行分類,每類地震發(fā)生的次數(shù)顯示在對(duì)應(yīng)欄頂部(原圖為彩圖)

過(guò)去20年間,我們對(duì)斷層活動(dòng)跡象的識(shí)別能力明顯提高[6]。盡管如此,我們也不能自我欺騙地認(rèn)為我們搞清了所有斷層的位置——或者知道相當(dāng)一部分?jǐn)鄬拥奈恢谩４箨憙?nèi)部的破壞性地震,如2003年伊朗Bam地震(3萬(wàn)人死亡)、2005年巴基斯坦Muzzafarabad地震(7.5萬(wàn)人死亡)和2008年中國(guó)汶川地震(7萬(wàn)人死亡),經(jīng)常發(fā)生在事先未被認(rèn)知或其危險(xiǎn)性未被識(shí)別的斷層上。這種威脅的嚴(yán)重性與日俱增,因?yàn)槊磕甓加袛?shù)百萬(wàn)人口向處于脆弱位置的大城市遷移,而這些危險(xiǎn)性很高的地區(qū)過(guò)去曾發(fā)生過(guò)毀滅性地震,當(dāng)時(shí)其人口卻要少得多[7-9]。

由于板塊邊界的地震危險(xiǎn)性和大陸內(nèi)部的地震危險(xiǎn)性所呈現(xiàn)的方式截然不同,所以從其中一種情況中獲得的科學(xué)認(rèn)識(shí)不能被迅速應(yīng)用到另一種情況。在板塊邊界,地震危險(xiǎn)性高的區(qū)域是眾所周知的,最大的不確定性就是地震發(fā)生的時(shí)間。然而,在大陸內(nèi)部的許多地方,我們甚至不知道何處存在地震危險(xiǎn)。將基于太平洋邊界的模型盲目地應(yīng)用到大陸內(nèi)部不僅僅是無(wú)益的,而且有可能是絕對(duì)危險(xiǎn)的。對(duì)于板塊邊界,有一個(gè)看似簡(jiǎn)單卻合理的方法:識(shí)別出一條或幾條主要的斷層通常就足以確定最高的危險(xiǎn)性所在。當(dāng)把這種方法應(yīng)用到大陸內(nèi)部時(shí),可能會(huì)高估與已經(jīng)確定斷層相關(guān)的地震危險(xiǎn)而忽略了其他地區(qū)的地震風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)去2000年間有關(guān)南歐和中東破壞性地震的記述證實(shí)了這一觀點(diǎn)[10-12]。將這些地震歸因于一條已知位置的斷層很困難——而且通常也是不可能的。2005年識(shí)別出德黑蘭市中心的一條隱伏逆斷層[13],這進(jìn)一步突顯了中東和中亞的許多城市處于未定的地震危險(xiǎn)之中的可能性。

當(dāng)然,正如在地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估聲明中經(jīng)常聽到的,地震本身并不殺人,殺人的是建筑。新西蘭全國(guó)對(duì)于減輕地震風(fēng)險(xiǎn)都非常重視,因而有著嚴(yán)格的建筑規(guī)范,由此,2011年2月22日新西蘭Christchurch地震死亡率只占處于地震烈度Ⅷ+地區(qū)人口的0.1%,預(yù)期美國(guó)加州未來(lái)大地震的抗御能力也會(huì)達(dá)到這一水平[14]。但目前尚不清楚如何將工程和社會(huì)響應(yīng)領(lǐng)域中所取得的這些進(jìn)展應(yīng)用到減輕范圍更廣的大陸內(nèi)部地震危險(xiǎn)性中。發(fā)展中國(guó)家達(dá)到其有可能達(dá)到的抗震水平恐怕還需要好幾十年的時(shí)間。在此期間,數(shù)百萬(wàn)人會(huì)受到未被識(shí)別的斷層上發(fā)生地震的影響。因此,未來(lái)幾十年科學(xué)界最優(yōu)先考慮的應(yīng)是:在風(fēng)險(xiǎn)性最高的地區(qū)明確標(biāo)注出地震危險(xiǎn)性不斷增大的區(qū)域。風(fēng)險(xiǎn)性最高的區(qū)域是指面積達(dá)107km2的阿爾卑斯—喜馬拉雅山帶,該山帶經(jīng)意大利、希臘和土耳其,穿越中東、伊朗和中亞,一直延伸至中國(guó)。

為此,位于阿爾卑斯—喜馬拉雅山帶的資助機(jī)構(gòu)、勘探組織和科學(xué)機(jī)構(gòu)要采取認(rèn)真的措施,建立跨越整個(gè)地區(qū)的多國(guó)合作。在這項(xiàng)工作中,要利用一切可以利用的相關(guān)科學(xué)手段,以便這個(gè)巨大區(qū)域內(nèi)的人們可以做出適當(dāng)?shù)臎Q策,確定將其資源集中到何處。

譯自:Nature Geoscience,June 2011,Vol.4,348-349

原題:Uncharted seismic risk

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