2009年9月印度尼西亚巴东地震*

2009年9月印度尼西亚巴东地震*

John McCloskey1），Dietrich Lange2），Frederik Tilmann2），Suleyman S Nalbant1）Andrew F Bell3），Danny Hilman Natawidjaja4）and Andreas Rietbrock5）
1）Environmental Sciences Research Institute，School of Environmental Sciences，University of Ulster，Coleraine BT52 1SA，Northern Ireland
2）Bullard Laboratories，Department of Earth Sciences，University of Cambridge，Cambridge CB3 0EZ，UK
3）School of Geosciences，University of Edinburgh，Edinburgh EH9 3JW，UK 4）Indonesian Institute of Sciences，Bandung 40135，Indonesia
5）Department of Earth and Ocean Sciences，University of Liverpool，Liverpool L69 3GP，UK

编者：2009年9月30日，印度尼西亚巴东市发生7.6级地震。之后，印度尼西亚又接连遭受了几次强震袭击，如2009年12月23日6.1级、2010年3月6日7.1级、2010年4月7日7.8级和2010年5月9日7.4级地震。2010年6月16日一天之内，印度尼西亚又接连发生了3次地震，震级分别为6.3级、7.0级和6.3级。2010年2月，由John McCloskey领军的一个科学家团队就2009年9月巴东地震致函英国《自然—地球科学》杂志（Nature Geoscience），题为：The September 2009 Padang Earthquake。信中提出警告：印度尼西亚苏门答腊沿海地区或将发生引发巨大海啸的强烈地震，其灾害程度足以造成与2004年南亚大海啸相匹敌的惨重伤亡，提醒居民要为更加强烈的地震来袭做好准备。为此，“Nature Geoscience”特发表了一篇社论，题为：Earthquakes off Sumatra（见本期译文“苏门答腊近海地震”）。

下边是John McCloskey等致“Nature Geoscience”的信函译文。

致编者——2009年9月30日，一次MW7.6级地震袭击了印度尼西亚巴东市。尽管震级不小，但此次地震未能使巽他大型逆冲断层（Sunda megathrust）破裂，也未能明显释放Mentawai区段上200年来积累的应力。该大型逆冲断层的应变能变化趋势基本上没有改变，Mentawai区段上的巨大（MW＞8.5）海啸地震威胁丝毫没有降低。

有85万人口的巴东市就位于巽他俯冲带上方，即澳大利亚板块向欧亚板块俯冲的地方。2004年末以来，一系列地震事件使得从安达曼群岛至巽他海峡长约2 500 km的板块边界破裂，其中第一次地震还引发了2004年的印度洋海啸。只有约300 km的巽他边缘，即Mentawai段，在过去的5年中没有断裂（图1a）；巴东市的一侧正对着这一区段。

图1 苏门答腊的大型逆冲断层。（a）1797年以来西苏门答腊大逆冲型地震的滑移历史。历史地震轮廓用线框标出。滑移分布（色标）显示出2005年和2007年事件（震中用彩色五角星标出）的地震滑移总量（据文献［1］）。红色五角星代表巴东地震震中。震源机制（黑白“海滨球”）用视图形式给出。（b）板块耦合分布［2］（色标）；预计高耦合区可能会在地震期间经历最大滑动。（c）图a虚线框内大型逆冲断层上分解出的来自巴东地震的库仑应力（CS）。我们考虑了沿东-西破裂面的作用机制，分解出作用于板块界面上的应力，该板块界面被模拟成一个在12°从海沟倾斜190 km、在25°向苏门答腊海岸下东北方继续倾斜的平面。所用的摩擦系数为μ=0.4；敏感度测试表明这一选择无关紧要。应力值变化范围从震源正上方的大约-8 bar（强弛豫），到数十公里外的西北和东南部的3 bar（中等程度的加载）。应力标度在0.2 bar处被截断，以显示出较小的应力值。朝海沟方向的应力通常会降低，在Siberut岛应力值虽小但负值很低，此处就是预计地震危险性最高的地区。震源机制已被旋转，以校正板片的局部倾斜；假使板片没有变平或从未俯冲的话，那么这就是我们所得到的震源机制 （注：原图为彩图）

Siberut是Mentawai群岛中最大的一个岛屿，其下方的巽他大型逆冲断层自1797年大地震（MW8.7）以来还未曾破裂过，当时长达10 m的滑移引发了海啸，并淹没了巴东及其附近海岸［1］。这一大型逆冲断层在此处呈强烈耦合（图1b），并储存了几乎全部约5 cm的年板块汇聚。1797年释放的应变超过了补充的应变［2］。而且，最近在其南边和北边发生的地震使该闭锁区段加载，并提高了再次发生大地震的危险性［3］。Mentawai区段已接近破裂。预报显示下一次Mentawai地震将会在苏门答腊沿岸地区产生强烈震动，而且很可能引发海啸。其灾害程度足以造成与2004年印度洋海啸相匹敌的惨重伤亡［4］。

最初的估算显示2009年9月巴东地震的震源位于该城西-西北方向60 km，在闭锁区段的东缘，深度80～90 km。主震后又发生了几次可定位的余震。利用最近布设的一个密集型流动地震台阵确定了巴东城下的板块几何学特征［5］。垂直于海沟的剖面显示巴东地震及其余震的震源位于澳大利亚俯冲板片的Wadati-Benioff带的下部内；该地带的上界一般与海洋地壳相连［6-7］。因此，巴东地震可能使澳大利亚板块的地幔破裂。

虽然从视图上看矩心矩张量解（CMT）给出的结果是倾斜逆冲型地震，但从板块界面的平面视角看（图1），震源机制解似乎呈现出略微倾斜的走滑型事件，与入侵海床的破碎带形成一条直线（图1），沿东-西平面为右旋运动，沿南-北平面则是左旋运动。从地震学角度区分这些平面非常困难；我们观测不到明显的方向性效应，而且波形似乎与任何一个机制都相符［8］。然而，主震和余震的相对位置沿对应于东-西平面的滑动矢量方向延伸得更长，所以这一机制得到了略微多一些的认可。为此，我们假定这次地震事件使东-西平面破裂，但在适当情况下显示出共轭面的计算结果。

由体波位移地震记录校验得出的震源持续时间表明破裂持续时间仅为～10 s，对于如此规模的地震而言这个时间非常短。震源持续时间短会增加高频能量，因此，产生的加速度比其他类似规模地震的都高，这也可能是在巴东地区造成毁灭性破坏的原因。我们计算了垂直海底位移，发现两种震源机制的最大位移都是～9 cm，这么小的位移还不足以引发大海啸。

巴东地震发生在2005年和2007年大逆冲型地震之间的下倾方向上，但引发此次地震的破裂与这两次地震的关系却并不是很大；震源上的交互应力加载总共只有0.05 bar（南-北平面为0.14 bar）。然而，此次地震对这一大型逆冲断层的后负载在局部要强烈得多（图1c）。由于可能的破裂面和大型逆冲断层的深度和方向不同，所以应力分布非常复杂，空间上多变，界面上局部深度范围内应力很强，但朝海沟方向通常会减弱，此处应力值接近零，且主要为负应力。

对这样一个复杂多变的应力场作出解释非常困难，因为其潜能取决于断层上绝对应力现状的某些未知细节，但对于西苏门答腊的这一大型逆冲断层而言，这种状态可由均匀加载条件下的板块耦合分布推测到一阶近似。审视图1（b、c），我们会发现在计算出的交互应力很强的地方，板块界面耦合较弱，意味着地震成核威胁较低，触发潜势较低。相反，在呈现强耦合的Siberut岛，该大型逆冲断层最接近破裂，触发潜势可能很高，交互应力较弱，且大都为负应力。源自共轭面上地震事件的应力也支持类似解释，但根据此震源机制解，Siberut以东一个很小的强耦合区经历了一次显著的应力增加，并可能代表了此次地震事件引起的触发潜势的最大变化。在所有情况下，自2005年以来积累的总交互应力在该区均为正应力，在Siberut南部下方的应力很强。

我们的结论是巴东地震没有使巽他大型逆冲断层破裂，也没有明显释放Mentawai区段上积累的应力。因此，该大型逆冲断层的应变能变化趋势基本上仍未改变，Mentawai区段上发生巨大海啸地震的威胁丝毫没有降低。在下倾方向，且可能就在Siberut岛以东，发生破裂的可能性无疑更大，但在威胁感最强的地方，源自巴东地震的交互应力却通常较弱，而且一般为负应力。

鉴于2009年9月巴东地震所造成的人员伤亡惨剧，类似地震事件的威胁也就显而易见。紧急行动起来减轻地震灾难已经刻不容缓。当务之急是印度尼西亚当局在国际社会和非政府组织的协助下完成此次地震后的救援和抗震建设，并与巴东人民一道齐心协力做好下一次地震的防御准备工作。

译自：Nature Geoscience，Vol.3，February 2010，70-71

原题：The September 2009 Padang Earthquake

（中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译；郑需要 校）

（译者电子信箱，左玉玲：yulingzuo＠yahoo.com.cn）

［1］Konca O，Avouac J P，Sladen A，et al.Partial rupture of a locked patch of the Sumatra megathrust during the 2007 earthquake sequence.Nature，2008，456：631-635

［2］Chlieh M，Avouac J P，Sieh K，et al.Heterogeneous coupling of the Sumatran megathrust constrained by geodetic and paleogeodetic measurements.J.Geophys.Res.，2008，113：B05305

［3］Nalbant S S，Steacy S，Sieh K，et al.Seismology：Earthquake risk on the Sunda trench.Nature，2005，435：756-757

［4］McCloskey J，Antonioli A，Piatanesi A，et al.Tsunami threat in the Indian Ocean from a future megathrust earthquake west of Sumatra.Earth Planet.Sci.Lett.，2008，265：61-81

［5］Lange D，Tilmann F，Rietbrock A，et al.Local seismicity of the West Sumatran subduction zone.Geophys.Res.Abstr.，2009，11：EGU2009-10602

［6］Hacker B R，Abers G A and Peacock S M.Subduction factory 1.Theoretical mineralogy，densities，seismic wave speeds，and H2O contents.J.Geophys.Res.，2003，108（B1）：2029

［7］Rietbrock A，Waldhauser F.A narrowly spaced double-seismic zone in the subducting Nazca plate.Geophys.Res.Lett.，2004，31：L10608

［8］http：∥earthquake.usgs.gov/eqcenter/eqinthenews/2009/us2009mebz/us2009mebz.php

P315.5； 文献标识码：D；

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.08.005

2010-07-20。