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生地:那里大概平均每十年就會發生一次8級地震。這些地震都發生在俯沖帶:有的發生在南美和Nazca板塊之間的界面上,稱為板間破裂;有的發生在Nazca俯沖板塊內部,稱為板內事件。每個世紀都會發生幾次巨大的板內、板間地震,這些地震只需一次劇烈震動就會造成數百公里的破裂。2010年2月27日的地震就屬這種情況。當時一次特大地震(M 8.8)襲擊了智利中部的馬烏萊(Maule)和比奧比奧(Biobío)地區。該區上一次大的俯沖型地震發生在1835年,那年,達爾文在乘“貝格爾號”(Beagle,一譯“小獵犬號”——譯者注)航行期間造訪此地。他對那次地震的描述啟發了許多地震學家和研究智利地震的歷史學家。

20世紀70年代初,Kelleher指出智利地震發生在以往大地震留下的“空區”。當時,馬烏萊地區沒有被認定為空區,因為那里1939年1月25日已經發生過一次大地震(M 7.8);那是迄今為止智利發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90年代,地震學家發現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地震。

當康塞普西翁(Concepción)和孔斯蒂圖西翁(Constitución)之間的地區被認定為地震空區后,一個由智利和歐洲研究人員組成的團隊立即決定對該區進行詳細考察。他們發現該板塊界面處于完全閉鎖(耦合)狀態,所以應力正在以最快的速度聚集。對好幾組研究人員獲得的大地測量數據進行解釋后,發現沿智利俯沖帶的耦合自南向北變化很大,但在最古老的空區耦合最強。

圖1顯示了根據所有可利用的GPS資料得出的馬烏萊地震區的板塊耦合。板塊界面的紅色區域代表至少從2000年以來兩個板塊完全閉鎖的地方。由于該區的地震活動性很弱,而且記錄地震活動的地震儀也不多,所以很遺憾無法對這一地區進行詳盡的地震學研究。根據地震目錄,2009年12月29日前的10年間馬烏萊和比奧比奧地區只發生過10次5級以上地震。從那一天起,一系列地震事件開始錯斷圖中所繪的橢圓區,即離馬烏萊地震震中不到30 km的區域。

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

馬烏萊地震來襲時,智利還沒有能夠記錄大地震的地震臺網。只有幾臺布設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震數字資料可利用的特大地震。主震的大地測量資料更加豐富:地震發生在幾組科學家布設的GPS聯測臺網內。孔斯蒂圖西翁的一臺連續記錄的GPS接收儀記錄到了一個4m多的向海峰值位移。由于缺乏連續記錄的強震臺網,智利政府未能獲得有關此次地震的可靠信息,也就無法為主震后不到1小時就襲擊震中附近海岸城市的海嘯做好準備。抗震通訊網絡的缺失妨礙了應急響應。盡管震級很大,但馬烏萊地震罹難者的官方數字不到500人——與最近幾次事件相比數字不算很大。原因應歸于現代化抗震建筑設計的良好性能以及人們在當局還在猶豫不決時及時從海嘯中逃生的快速反應。在震中,地震產生的水平地面加速度高達6m/s2(按地震工程師常用的單位,相當于約60%的重力加速度),但在人口更加密集的智利中央山谷地區加速度較低。這些峰值加速度都在智利抗震規范的地震設計要求范圍之內。堅固的結構經受住了嚴重破壞,只有極少數建筑物倒塌,幾年前智利新聞媒體中廣泛報道的地理學家所預測的慘劇并未發生。

沿智利海岸進一步向北研究顯示該板塊界面的類似應力加載過程也出現在梅希約內斯(Mejillones)半島與智利和秘魯邊界之間。這一地區被稱為塔拉帕卡(Tarapacá)峽谷,上兩次大地震分別發生在1868年和1877年,震級都接近8.7。智利、歐洲和美國的研究人員已在智利北部布設了一個地震和大地測量儀臺網。塔拉帕卡大區正顯示出新一輪地震活動跡象:該峽谷南端2007年11月發生一次7.8級大地震,而且自2009年以來,伊基克城(Iquique)已遭受了數次6級地震侵襲。目前急需對來自這一臺網的數據進行實時處理,只有這樣才能在今后幾十年內的大地震來襲時及時發出預警。

馬烏萊地震帶來的主要啟示就是特大災難性地震的地點可被提前確定,但目前仍不可能預測這些事件發生的確切時間。特大地震極其罕見,這類地震要求有長期的國家政策來保障建筑規范的實施。在智利,建筑抗震性能良好,但通訊網絡令人失望。如果將合適的儀器(像智利北部的連續加速儀一樣)與抗震通訊網絡聯手使用,近實時地計算出智利地震的位置和震級,那么海嘯預警也會發揮作用。

(注:參考文獻略)

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

原題:Central Chile finally breaks

(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;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.05.003

2010-04-15。