世界上有儀器記錄的最大地震50周年*

世界上有儀器記錄的最大地震50周年*

50年前的5月，智利的一場特大地震開創了地震科學研究的新境界。Roff Smith回顧了那場世界上有儀器記錄的最大地震。

1 概述

1960年5月的一個星期六早上，智利南部發生了強烈地震，那些有幸從廢墟中站立起來的居民感到他們剛剛經歷了一場大自然帶來的最慘痛的噩夢。那場剛剛把他們的村莊夷為平地的地震規模后來被確定為8.1級

——是地球上當時一年多來發生的最大地震。

當圣地亞哥當局正匆匆向災區派遣救援力量時，他們絕不會料到這樣一場特大地震只是隨后發生的主震的開場鼓。就在第二天，即1960年5月22日下午，地球劇烈震動，好似整個星球都在搖晃，并在隨后幾天里一直嗡嗡作響。在隨后的幾十年里，地震學家都在仔細研讀他們案頭的資料，試圖從中推斷出那場令人驚愕的地震究竟有多么強烈。他們隨后設計出一套測定地震規模的全新方法，將1960年的那次地震事件按對數震級確定為9.5——是迄今為止世界上有儀器記錄的最強烈的一次地震。

此次地震的能量比摧毀日本廣島的原子彈能量還要強20000倍，地震造成智利至少1500人喪生，其引發的海嘯高達25 m，海嘯毀滅了沿岸村莊，并將停泊的船只拋到1000 m外的內陸。海嘯橫掃太平洋，在夏威夷的希洛(Hilo)造成61人死亡，隨后又繼續前行，給距震中17000 km的毫無防備的日本也造成沉重打擊，在那里又奪去了約140人的生命。

“這簡直像個星球惡魔，”位于洛杉磯的南加州地震中心主任Tom Jordan說。“一場發生在南美洲的地震竟然會在日本奪走生命。”

那次事件雖已過去半個世紀，但地震惡魔永遠不會讓人忘卻，而且最近發生的地震還引起了更加慘痛的傷亡——如2010年1月海地的災難性大地震。2010年5月，美國地球物理學聯合會(AGU)將在智利的瓦爾帕萊索(Valparaíso)舉行特大地震與海嘯大會，許多代表都會來到1960年的地震發生地，紀念地震發生50周年，屆時，地震給自然景觀造成的創傷以及隨后的海嘯留下的沉積物必會令他們驚嘆不已。

“這是一次標志性地震，是現代地震史上最重要的一次事件，”位于華盛頓州西雅圖市的美國地質調查局(USGS)地震災害工作組Brian Atwater如是說。Brian Atwater是此次大會的召集人。

那次地震同樣也是地震學史上的一次標志性事件。1960年智利特大地震為地震學家提供了地球自由振蕩(地球受到大的震動激發后其整體發生的如振鈴般的諧波振動)的第一個確鑿證據。在地震后的這些年里，研究人員學會了怎樣利用這些自由振蕩信息像為星球做CT掃描一樣識別地球的內部結構。

2 地震留下的救生“遺產”

1960年后的10年中，那場智利地震以及1964年阿拉斯加9.2級地震都成了支持板塊構造激進學說的頗具說服力的論據——它們提供了教科書式的俯沖帶地震實例，即一個板塊俯沖到另一板塊下方。

此次地震帶來的不全是教訓，它也留下了能夠拯救生命的“遺產”。它促使太平洋沿岸國家在20世紀60年代紛紛建立國際海嘯預警系統。另外，地震留下的海嘯沉積為地震學家提供了判定其他特大地震危險區的模型，如北美西海岸近海的卡斯卡迪亞(Cascadia)俯沖帶等。

然而，從許多方面看，智利特大地震都來得太早，它恰巧發生在地球科學的技術與理論變革之際。位于伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學(Northwestern University)的地震學家Seth Stein說，“哪怕地震晚發生10年，我們從中得到的啟示也會多得多。”1960年，板塊構造學說還是一個未來的概念，研究人員還不知道如何利用地球物理學理論來認識此次地震。原本可以提供大量信息的全球地震臺網也在3年以后才就緒。

1960年的特大地震源自沿智利海岸線向南延伸的一條斷裂帶上約1000 km長的破裂(下圖)。該斷裂帶兩側的板塊構造滑移了20～30 m——在令人恐怖的幾分鐘內就釋放了數百年積累的能量。

那次地震不僅是有史以來儀器記錄到的最大一次地震事件，其9.5的震級也已接近地球在一次事件中所能釋放能量的上限。位于Socorro城的新墨西哥礦業及科技學院(New Mexico Institute of Mining and Technology)地球物理學家、美國地震學會主席Richard Aster說，“這并不是說今后永遠都不會發生更大的地震。”“當然會的。但震級不會大太多，因為斷層的規模只有這么大、能量也只有這么強。”

為了表明那次地震的規模，Aster將20世紀全球發生的所有地震的能量都累加到一起，包括1960年智利特大地震以及震級超過9.0的1952年堪察加半島(Kamchatka)地震和1964年阿拉斯加地震。他將2004年蘇門答臘9.2級地震也作為一個額外的量計算在內，并設想所有這些能量都在一次災難性事件中突然釋放。那也只相當于一次9.95級的地震。“肯定不會有10級地震發生，”Aster說。

在這巨大能量中(100多年中整個地球所釋放的地震能量)，有四分之一的能量都源自震中位于智利南部海岸卡涅特(Ca?ete)附近的那次地震災難。最能與之相匹敵的一次地震事件，即1964年阿拉斯加地震，其能量也只不過是智利特大地震的一半。

3 突破性發現

參加在Valdivia舉行的世界上最大地震50周年紀念活動的有加州理工學院(Pasadena)的Hiroo Kanamori教授，他是地震學界的元老級人物之一，曾參與制定了用于精確測定地震規模的矩震級。Hiroo Kanamori不僅對此次地震的規模和尺度感興趣，而且也非常想了解它的特性，所以過去的一年中他一直在對已整整過去50年的1960年的那次地震資料進行重新分析。

Kanamori重新計算了那次地震序列中最早一次地震的規模，他說，“誰會想到一次8.1級地震居然是前震?而且只是令人驚愕的前震序列的開始。”他說，在主震前的33小時內，共發生6次6級以上地震，而且一次據估算震級為7.8級的地震就發生在主震前的僅僅15分鐘。“據我所知，歷史上還從未見過如此之大的前震序列。”

Kanamori又說，更加令人好奇的是主震前15分鐘內在加州Pasadena的一個震動圖中記錄到了奇特的長周期振動。記錄中的讀數暗示那場特大地震前地下深處可能會有一次強烈的慢地震。此次慢地震有助于觸發其后的主震，如果這次慢地震當時被識別出來的話，那么那場主震將“僅僅是”字面意義上的特大地震而已，它便會被編入一個獨屬自己的地震類別。有跡象顯示其他大地震(如1944年日本Tonankai地震)可能也有類似慢震前兆，它們本身不會產生破壞性振動。但正如智利特大地震一樣，這些零碎的證據只能激發人們的好奇心，而未能提供清晰明了的信息。

不幸的是，發生在智利的前震的巨大能量使其他少數幾個當時正在運轉的高質量地震儀上的讀數模糊不清，因此，沒有獨立證據支持Pasadena地震儀上那些奇異的讀數。但當地目擊者稱在9.5級主震發生前的時刻確實有異常情況發生。距震中約200 km的康塞普西翁(Concepción)的兩位地球物理學家回憶說，那次地震開始時只有輕輕晃動的感覺，而不是通常宣告特大地震來臨的劇烈搖晃。

Kanamori說，“其中一位地球物理學家注意到停放在馬路上的汽車前后搖晃。”“這是一種對于大地震開始情景的非常奇特的描述，但他們都是具有專業知識的地震學家，所以對于他們的描述我們必須認真對待。”

如果真有這樣一次深部的慢地震前兆事件，那么1960年智利特大地震的意義便會更加廣泛。Kanamori說，這就類似于究竟有多少科學家會相信一次發生在俯沖帶的大地震會沿Cascadia板塊邊界開始。那個地區大概每14個月就會發生幾次慢地震，所以有些研究人員認為該俯沖帶的情況與智利近海沿岸的情況類似。

西北太平洋沒有發生大地震的文字記錄，但Atwater和其他地球科學家確信該區過去曾遭受過9級或更大地震的侵襲。實際上，1960年智利海嘯留下的沙粒沉積使Atwater和其他科學家相信，數百年前卡斯卡迪亞的一次地震引發的巨大海浪曾侵襲了北美洲西部海岸和日本。

如此劇烈的震動給科學家提出了非常難以研究的課題，況且它們每300年(甚至超過300年)才發生一次。但可提供便捷服務的數以百計的高質量地震儀目前已將全球連通起來。因此，當下一次特大地震來襲時，無論在何時何地，“我們對它的認識都會比對1960年智利特大地震的認識更加深刻，”Kanamori說。

譯自:Nature，Vol.465，6 May 2010，24-25

原題:The biggest one

(中國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;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.05.004

2010-05-13。