地震學科普之窗(七)
——斷層面與凹凸體*

大木圣子

(東京大學地震研究所)

地震學科普之窗(七)
——斷層面與凹凸體*

大木圣子

(東京大學地震研究所)

所謂地震就是地下巖石沿著地下的斷層面快速滑動。正如其名稱一樣，“斷層面”是“面”而不是“點”。但在地圖上標繪震源時，使用的卻是“●”或“★”，為什么不標成面呢?

1 正斷層、逆斷層、走向滑動斷層

大地君我們學過，所謂地震，就是地下巖石沿著地下的斷層面快速滑動。但為什么當我們標繪震源時，通常習慣用點來表示呢?如果用面不是更好嗎?

萊助教你發現了一個很有意思的問題，在解釋理由之前，我們先學學關于斷層類型的知識。

萊先生在白紙板上畫出了一個層狀的立方體(圖1)。

萊助教這形狀好像一塊魔芋吧。如果將它斜著切開，從兩邊擠壓會怎樣呢?

大地君從圖上來看，我覺得右邊會上升。

萊助教那么，放松壓力，這次向兩端拉伸呢?

大地君右側就會落下來。

萊助教對，這就是作用于斷層上的力與斷層運動的關系。魔芋塊就好比巖石，橫切就是在斷層面兩側的巖石上施加力。我們把相互擠壓力產生的地震叫逆斷層型地震，把相互拉伸力產生的地震叫正斷層型地震。還有，從自己所在的巖石一側看，對方的基巖向右滑動的叫右旋斷層，向左滑動的叫左旋斷層。

2 斷層面的滑動分布與凹凸體

大地君新的問題又出現了。那么大范圍的斷層滑動時，會一齊活動嗎?發生地震的斷層面不可能是斷面齊齊地呈長方形狀沉降或上升，斷層的兩端應該與滑動地面連接著。

萊助教今天你總是不斷提出尖銳的問題呀。就像剛才說的，不會是一齊滑動的，破裂是從某一個點開始，之后逐漸向外擴展傳播，直到停止。

大地君破裂是從斷層的某一個點開始、傳播、停止。如果持續觀察，我們看到的地震發生的瞬間就是這樣。

萊助教對，斷層面各處并非都是均勻地滑動。圖1中，斷層面的各點都是同量、同向運動的嗎?實際上這種情況是不會發生的。2008年中國的汶川地震就是例證。8.0級地震算是內陸地震的最大規模了。從斷層端開始的破裂，向北東方向傳播，最終造成250 km的破裂，這幾乎是斷層的全長了。

圖1 斷層的類型

大地君250 km呀，差不多是東京到名古屋的距離了。

萊助教可以說是“東京到名古屋的整個區域都在震源區的正上方”了。

大地君這么大的地震呀，要達到8.0級了吧。

萊助教這么大范圍的斷層面究竟會怎樣滑動呢?可以說，平均都在數公里。斷層整體不是均勻活動的，在破裂傳播過程中，有時會出現某些地方1m、某些地方9m的滑動，另有許多地方的滑動也不完全如此。

大地君還會出現滑動長達9m的地方?

萊助教這是最大滑動量了。我們把斷層面活動的長度稱之為“滑動量”，但由于斷層過長，其活動結果也可分成兩部分?？梢酝ㄟ^解析觀測到的地震波，來研究地下斷層面的某部分是怎樣滑動的。我們把這樣得到的圖像叫做“滑動分布”(圖2)。

圖2 中國四川汶川地震斷層面上的滑動分布。★為破裂開始的位置。箭頭表示斷層的上側面與下側面是怎樣活動的。在深紅色部分有9m的滑動。(解析結果:Koketsu et al.，2010)

大地君就像是等高線一樣。這些明顯的地方是滑動很大的地方嗎?

萊助教是的。我們把這些明顯的地方稱之為“凹凸體”。

3 凹凸體與地震的復發

大地君用“●”和“★”表示震源，是因為通過計算機自動處理迅速得到的信息是點。專家們要通過準確分析地震波，搞清破裂從哪開始、向哪個方向擴展傳播，以及斷層面的哪個部位發生了怎樣的滑動。

新堂教授對。繪制出的斷層面圖不能只是給出陸地上發生的“內陸地殼內地震”的畫面。還有海洋板塊向陸地板塊下俯沖時發生的“板塊邊界地震”，那么，這種地震的斷層面在哪里呢?

大地君就是海洋板塊和大陸板塊的邊界面本身。我們學過，在因巨大壓力而緊緊附著的邊界面，由于海洋板塊自身俯沖的原因以及相互推擠力的作用，逆斷層型的地震多發。

新堂教授是的，也有例外，但大多是逆斷層型的。我們把緊緊附著叫做“粘著”。順便還想提一個問題，海洋板塊經常移動，即使是緊緊附著的“粘著區”也會有突然分開的活動，這就會發生地震。你能用凹凸體解釋“經常移動卻緊緊附著”這個現象嗎?

大地君嗯，就是說板塊邊界面是緊緊粘在一起的，如果它們突然分開的話，就是發生了特大地震，對吧?有些地方經?；顒?，有些地方粘在一起，這樣周圍就會不停地運動，所以，在粘著區就會積累應變，到一定程度，那里就會突然裂開，發生地震。這種粘著區大概就是板塊邊界地震的凹凸體吧。

新堂教授回答正確。研究追溯地震歷史，我們就可以明白，各個凹凸體的大小對于反復發生的地震起著決定性作用。關于板塊邊界地震，無論是地震發生的地點還是范圍，人們的認識都在逐步加深。

斷層面的巖石破裂引發地震。通過研究地震波，可以仔細分析并再現破裂模式和斷層面的走滑運動。不僅如此，關于板塊邊界地震，還可以搞清發生地震區域的凹凸體的地點和大小以及相同的凹凸體反復引發地震的問題。我要向“波形分析”挑戰了。

圖3 板塊邊界地震的凹凸體

(原圖均為彩圖)

摘譯自:日本《地震本部新聞》2010年11月號原題:謎解き地震學

網址:http:∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp/ul/nazotoki/nazotoki_11.pdf

(北京市地震局彭巖譯;盧振恒校)

(譯者電子信箱，彭巖:pybj1201@yahoo.com.cn)

P315;

E;

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.02.007

2011-12-05。