世界上有仪器记录的最大地震50周年*

世界上有仪器记录的最大地震50周年*

50年前的5月，智利的一场特大地震开创了地震科学研究的新境界。Roff Smith回顾了那场世界上有仪器记录的最大地震。

1 概述

1960年5月的一个星期六早上，智利南部发生了强烈地震，那些有幸从废墟中站立起来的居民感到他们刚刚经历了一场大自然带来的最惨痛的噩梦。那场刚刚把他们的村庄夷为平地的地震规模后来被确定为8.1级

——是地球上当时一年多来发生的最大地震。

当圣地亚哥当局正匆匆向灾区派遣救援力量时，他们绝不会料到这样一场特大地震只是随后发生的主震的开场鼓。就在第二天，即1960年5月22日下午，地球剧烈震动，好似整个星球都在摇晃，并在随后几天里一直嗡嗡作响。在随后的几十年里，地震学家都在仔细研读他们案头的资料，试图从中推断出那场令人惊愕的地震究竟有多么强烈。他们随后设计出一套测定地震规模的全新方法，将1960年的那次地震事件按对数震级确定为9.5——是迄今为止世界上有仪器记录的最强烈的一次地震。

此次地震的能量比摧毁日本广岛的原子弹能量还要强20000倍，地震造成智利至少1500人丧生，其引发的海啸高达25 m，海啸毁灭了沿岸村庄，并将停泊的船只抛到1000 m外的内陆。海啸横扫太平洋，在夏威夷的希洛(Hilo)造成61人死亡，随后又继续前行，给距震中17000 km的毫无防备的日本也造成沉重打击，在那里又夺去了约140人的生命。

“这简直像个星球恶魔，”位于洛杉矶的南加州地震中心主任Tom Jordan说。“一场发生在南美洲的地震竟然会在日本夺走生命。”

那次事件虽已过去半个世纪，但地震恶魔永远不会让人忘却，而且最近发生的地震还引起了更加惨痛的伤亡——如2010年1月海地的灾难性大地震。2010年5月，美国地球物理学联合会(AGU)将在智利的瓦尔帕莱索(Valparaíso)举行特大地震与海啸大会，许多代表都会来到1960年的地震发生地，纪念地震发生50周年，届时，地震给自然景观造成的创伤以及随后的海啸留下的沉积物必会令他们惊叹不已。

“这是一次标志性地震，是现代地震史上最重要的一次事件，”位于华盛顿州西雅图市的美国地质调查局(USGS)地震灾害工作组Brian Atwater如是说。Brian Atwater是此次大会的召集人。

那次地震同样也是地震学史上的一次标志性事件。1960年智利特大地震为地震学家提供了地球自由振荡(地球受到大的震动激发后其整体发生的如振铃般的谐波振动)的第一个确凿证据。在地震后的这些年里，研究人员学会了怎样利用这些自由振荡信息像为星球做CT扫描一样识别地球的内部结构。

2 地震留下的救生“遗产”

1960年后的10年中，那场智利地震以及1964年阿拉斯加9.2级地震都成了支持板块构造激进学说的颇具说服力的论据——它们提供了教科书式的俯冲带地震实例，即一个板块俯冲到另一板块下方。

此次地震带来的不全是教训，它也留下了能够拯救生命的“遗产”。它促使太平洋沿岸国家在20世纪60年代纷纷建立国际海啸预警系统。另外，地震留下的海啸沉积为地震学家提供了判定其他特大地震危险区的模型，如北美西海岸近海的卡斯卡迪亚(Cascadia)俯冲带等。

然而，从许多方面看，智利特大地震都来得太早，它恰巧发生在地球科学的技术与理论变革之际。位于伊利诺伊州埃文斯顿市西北大学(Northwestern University)的地震学家Seth Stein说，“哪怕地震晚发生10年，我们从中得到的启示也会多得多。”1960年，板块构造学说还是一个未来的概念，研究人员还不知道如何利用地球物理学理论来认识此次地震。原本可以提供大量信息的全球地震台网也在3年以后才就绪。

1960年的特大地震源自沿智利海岸线向南延伸的一条断裂带上约1000 km长的破裂(下图)。该断裂带两侧的板块构造滑移了20～30 m——在令人恐怖的几分钟内就释放了数百年积累的能量。

那次地震不仅是有史以来仪器记录到的最大一次地震事件，其9.5的震级也已接近地球在一次事件中所能释放能量的上限。位于Socorro城的新墨西哥矿业及科技学院(New Mexico Institute of Mining and Technology)地球物理学家、美国地震学会主席Richard Aster说，“这并不是说今后永远都不会发生更大的地震。”“当然会的。但震级不会大太多，因为断层的规模只有这么大、能量也只有这么强。”

为了表明那次地震的规模，Aster将20世纪全球发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级超过9.0的1952年堪察加半岛(Kamchatka)地震和1964年阿拉斯加地震。他将2004年苏门答腊9.2级地震也作为一个额外的量计算在内，并设想所有这些能量都在一次灾难性事件中突然释放。那也只相当于一次9.95级的地震。“肯定不会有10级地震发生，”Aster说。

在这巨大能量中(100多年中整个地球所释放的地震能量)，有四分之一的能量都源自震中位于智利南部海岸卡涅特(Cañete)附近的那次地震灾难。最能与之相匹敌的一次地震事件，即1964年阿拉斯加地震，其能量也只不过是智利特大地震的一半。

3 突破性发现

参加在Valdivia举行的世界上最大地震50周年纪念活动的有加州理工学院(Pasadena)的Hiroo Kanamori教授，他是地震学界的元老级人物之一，曾参与制定了用于精确测定地震规模的矩震级。Hiroo Kanamori不仅对此次地震的规模和尺度感兴趣，而且也非常想了解它的特性，所以过去的一年中他一直在对已整整过去50年的1960年的那次地震资料进行重新分析。

Kanamori重新计算了那次地震序列中最早一次地震的规模，他说，“谁会想到一次8.1级地震居然是前震?而且只是令人惊愕的前震序列的开始。”他说，在主震前的33小时内，共发生6次6级以上地震，而且一次据估算震级为7.8级的地震就发生在主震前的仅仅15分钟。“据我所知，历史上还从未见过如此之大的前震序列。”

Kanamori又说，更加令人好奇的是主震前15分钟内在加州Pasadena的一个震动图中记录到了奇特的长周期振动。记录中的读数暗示那场特大地震前地下深处可能会有一次强烈的慢地震。此次慢地震有助于触发其后的主震，如果这次慢地震当时被识别出来的话，那么那场主震将“仅仅是”字面意义上的特大地震而已，它便会被编入一个独属自己的地震类别。有迹象显示其他大地震(如1944年日本Tonankai地震)可能也有类似慢震前兆，它们本身不会产生破坏性振动。但正如智利特大地震一样，这些零碎的证据只能激发人们的好奇心，而未能提供清晰明了的信息。

不幸的是，发生在智利的前震的巨大能量使其他少数几个当时正在运转的高质量地震仪上的读数模糊不清，因此，没有独立证据支持Pasadena地震仪上那些奇异的读数。但当地目击者称在9.5级主震发生前的时刻确实有异常情况发生。距震中约200 km的康塞普西翁(Concepción)的两位地球物理学家回忆说，那次地震开始时只有轻轻晃动的感觉，而不是通常宣告特大地震来临的剧烈摇晃。

Kanamori说，“其中一位地球物理学家注意到停放在马路上的汽车前后摇晃。”“这是一种对于大地震开始情景的非常奇特的描述，但他们都是具有专业知识的地震学家，所以对于他们的描述我们必须认真对待。”

如果真有这样一次深部的慢地震前兆事件，那么1960年智利特大地震的意义便会更加广泛。Kanamori说，这就类似于究竟有多少科学家会相信一次发生在俯冲带的大地震会沿Cascadia板块边界开始。那个地区大概每14个月就会发生几次慢地震，所以有些研究人员认为该俯冲带的情况与智利近海沿岸的情况类似。

西北太平洋没有发生大地震的文字记录，但Atwater和其他地球科学家确信该区过去曾遭受过9级或更大地震的侵袭。实际上，1960年智利海啸留下的沙粒沉积使Atwater和其他科学家相信，数百年前卡斯卡迪亚的一次地震引发的巨大海浪曾侵袭了北美洲西部海岸和日本。

如此剧烈的震动给科学家提出了非常难以研究的课题，况且它们每300年(甚至超过300年)才发生一次。但可提供便捷服务的数以百计的高质量地震仪目前已将全球连通起来。因此，当下一次特大地震来袭时，无论在何时何地，“我们对它的认识都会比对1960年智利特大地震的认识更加深刻，”Kanamori说。

译自:Nature，Vol.465，6 May 2010，24-25

原题:The biggest one

(中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译)

(译者电子信箱，左玉玲:yulingzuo@yahoo. com.cn)

P315;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.05.004

2010-05-13。