從2014年4月1日智利地震認識前震＊

（廣西壯族自治區(qū)地震局 張華 譯；河北省地震局 王曉山 校；中國地震局地球物理研究所 王輝 復校）

（譯者電子信箱，張華：huazhang1222＠163.com）

最近一些大地震如2014年4月1日智利地震之前的地震活動分析結果揭示，一些大地震是有可能被預測的。

大地震之前是否有可測量的、明顯的前兆異常來警示我們？一直以來，前震被認為是地震預測最有希望的指標。至少一半以上的大地震有前震，但這些前震很難從非前兆地震活動中區(qū)分出來。2014年4月1日智利地震及近期其他大地震的前震活動表明，大地震前可能存在可觀測的前兆異常。

地震相互作用的統(tǒng)計模型表明，當區(qū)域地震活動水平很高時，大地震最有可能發(fā)生［1－4］。然而，同樣的模型也表明，任一給定地震成為前震的概率是低的，因為小震之后經(jīng)常并無大震發(fā)生。

2011年日本東北MW9.0 地震數(shù)據(jù)表明，一些板緣大地震孕震過程中出現(xiàn)的前兆是可以探測的。該地震發(fā)生前23天，一連串小地震開始以每天幾千米的速度向未來主震震源區(qū)遷移；主震前2天，在主震的成核點10km 范圍內(nèi)發(fā)生MW7.3地震（圖1a）。從MW9.0地震后取得的海底大地測量數(shù)據(jù)來看，在前震序列活動過程中斷層已緩慢滑動［5－6］，但主震發(fā)生前監(jiān)測到斷層不再緩慢滑動［7］。Bouchon等人認為，大約70%的板緣地震主震前幾個月有類似序列活動［8］。由此來看，某些大地震或許是可以預測的。

這種新的樂觀主義受到兩個主要的科學和實踐問題的限制。首先，在缺少最大主震的震群中識別主震前出現(xiàn)的較高地震活動水平依然是困難的［9］。日本東北地震的前震可能是一個隨機序列，隨后它觸發(fā)了主震［10］。如果是這樣，前震的預測效果是有限的，因為這樣的隨機序列通常不會引發(fā)更大的主震。但是，根據(jù)海底大地測量數(shù)據(jù)推斷的緩慢滑動的范圍更廣，因此它可能是潛在的可預測的前兆過程。但遺憾的是，海底數(shù)據(jù)過于稀疏，不能給出滑動的唯一解釋。

其次，海底測量數(shù)據(jù)缺乏是影響揭示俯沖帶斷層活動的微弱前兆信號的現(xiàn)實障礙。直至日本東北地震之后，才用船回收儀器得到與這次地震有關的近海大地測量數(shù)據(jù)。近海洋底俯沖帶形變的實時遙測數(shù)據(jù)是用以進行超前預測的關鍵。建立和維護這樣的近海觀測網(wǎng)絡在技術上是可行的，但需要建設大量的基礎設施［11－13］。

評估2014年4月1日MW8.1智利北部大地震之前是否存在前兆異常是困難的。在主震之前2 周，在板塊邊界的大型逆沖斷層附近發(fā)生了中強近海地震。類似于日本東北地震，主震前2周地震序列以每天幾千米的速度遷移至4月1日主震發(fā)生的位置（圖1b）。該序列位于一個公認的地震空區(qū)（很長一段時間沒有大地震的區(qū)域，但該區(qū)域具備發(fā)生大地震的條件）。該空區(qū)發(fā)生的最近一次板緣大地震是1877年。

圖1 是不是地震前兆？（a）2011年發(fā)生在板塊邊界俯沖帶的日本東北MW9.0地震序列；（b）2014年4月1日智利北部MW8.1地震；（c）1997年智利中部的地震序列。紅點表示大地震震中，橙色震源機制用來說明前震的斷層產(chǎn)狀（1997年地震序列之后無大震），箭頭指示遷移方向。每幅圖右側為用顏色表示的前震的震源深度（紅色：5～15km；棕色：15～25km；綠色：25～35km）

面對前震序列，當?shù)孛癖姾涂茖W團體戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。由于對地震序列遷移沒有可靠的科學依據(jù)，當局只能通知大家關注這次不尋常的地震活動，提醒人們應該時刻防備這個地區(qū)的大地震［14］。這次地震造成的傷亡相對較少。可能預示一個更大的地震將貫穿剩余的80%的地震空區(qū)。

把智利北部和日本東北地震序列（圖1a和圖1b）與1997年智利中部的科金博地震序列（圖1c）進行對比，地球物理學家和當?shù)孛癖姸济媾R困惑。1997 年科金博地震的震級、頻度、斷層產(chǎn)狀與2014年智利北部地震類似，且發(fā)生在地震空區(qū)內(nèi)，該空區(qū)最近一次大震發(fā)生在1943年。然而，迄今為止，該地震序列并未再發(fā)生更大地震。

將地震活動和構造背景相結合，可以為判斷其是否是即將發(fā)生主震的前震序列提供參考。以上3個地震序列都持續(xù)了幾周，并以每天幾千米的速度沿板塊邊界遷移，這些地震分布在板間滑動的巨型俯沖面上20km左右的深度，其釋放的總能量相當于MW6.8或更大的地震。然而，日本東北和智利北部地震與智利中部地震有2點不同。大地測量數(shù)據(jù)表明，日本東北地震和智利北部地震序列發(fā)生在摩擦閉鎖的板塊邊界。這2個地區(qū)在過去的一個世紀都沒有發(fā)生過大地震，所以這些地區(qū)應該存在很高的應變積累。智利中部地震序列附近的大地測量數(shù)據(jù)表明，這一區(qū)域的俯沖板塊不像其他地區(qū)閉鎖得那么緊［15］。自上一次大震后的時間相對較短（54年），積累了較少的應力。由于缺乏海洋大地測量數(shù)據(jù)，尚不清楚這2個智利地震序列是否發(fā)生在板塊邊界慢速滑動過程中。

盡管地震能否被預測仍是一個懸而未決的問題，但現(xiàn)在也許有一些樂觀的理由。如果投入儀器觀測設備，并將陸地與海上的地震和大地測量資料進行結合，則可以監(jiān)測板塊邊界大震前的慢速滑動和地震遷移的孕育過程。無論這些觀測是否能實現(xiàn)準確的地震預測，我們都需要搜集更多的資料。

文獻來源：Brodsky E E，Lay T.Recognizing foreshocks from the 1April 2014Chile earthquake.Science，2014，344（6185）：700－702.doi：10.1126/science.1255202

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［14］Smith A.Experts in Chile fear catastrophe as 300quakes hit in one week.NBC News，（2014－03－25）.http：∥www.nbcnews.com/storyline/chile－earthquake/expertschile－fear－catastrophe－300－quakes－h(huán)it－oneweekn61531

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