智利中部因M 8.8地震而最终破裂＊

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地震而最终破裂＊

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发生地:那里大概平均每十年就会发生一次8级地震。这些地震都发生在俯冲带:有的发生在南美和Nazca板块之间的界面上,称为板间破裂;有的发生在Nazca俯冲板块内部,称为板内事件。每个世纪都会发生几次巨大的板内、板间地震,这些地震只需一次剧烈震动就会造成数百公里的破裂。2010年2月27日的地震就属这种情况。当时一次特大地震(M 8.8)袭击了智利中部的马乌莱(Maule)和比奥比奥(Biobío)地区。该区上一次大的俯冲型地震发生在1835年,那年,达尔文在乘“贝格尔号”(Beagle,一译“小猎犬号”——译者注)航行期间造访此地。他对那次地震的描述启发了许多地震学家和研究智利地震的历史学家。

20世纪70年代初,Kelleher指出智利地震发生在以往大地震留下的“空区”。当时,马乌莱地区没有被认定为空区,因为那里1939年1月25日已经发生过一次大地震(M 7.8);那是迄今为止智利发生的伤亡最为惨重的一次地震事件,地震共造成2万人丧生。20世纪90年代,地震学家发现1939年地震不是一次俯冲地震,而是有史以来在智利记录到的最大一次板内地震。

当康塞普西翁(Concepción)和孔斯蒂图西翁(Constitución)之间的地区被认定为地震空区后,一个由智利和欧洲研究人员组成的团队立即决定对该区进行详细考察。他们发现该板块界面处于完全闭锁(耦合)状态,所以应力正在以最快的速度聚集。对好几组研究人员获得的大地测量数据进行解释后,发现沿智利俯冲带的耦合自南向北变化很大,但在最古老的空区耦合最强。

图1显示了根据所有可利用的GPS资料得出的马乌莱地震区的板块耦合。板块界面的红色区域代表至少从2000年以来两个板块完全闭锁的地方。由于该区的地震活动性很弱,而且记录地震活动的地震仪也不多,所以很遗憾无法对这一地区进行详尽的地震学研究。根据地震目录,2009年12月29日前的10年间马乌莱和比奥比奥地区只发生过10次5级以上地震。从那一天起,一系列地震事件开始错断图中所绘的椭圆区,即离马乌莱地震震中不到30 km的区域。

图1 2010年2月27日马乌莱地震前智利中部的应力积累。图中示出Nazca和南美板块之间板块界面的耦合度(或闭锁)。暗红色区域与破裂带(黄色椭圆)吻合很好。小圆点是产生此图像所用的GPS站点。黑色五角星代表此次地震震中。小椭圆是2009年12月—2010年1月观测到的前震发生的地区(注:原图为彩图)

马乌莱地震来袭时,智利还没有能够记录大地震的地震台网。只有几台布设在智利和阿根廷的加速仪记录到了此次地震;这是第一次有近震源强震数字资料可利用的特大地震。主震的大地测量资料更加丰富:地震发生在几组科学家布设的GPS联测台网内。孔斯蒂图西翁的一台连续记录的GPS接收仪记录到了一个4m多的向海峰值位移。由于缺乏连续记录的强震台网,智利政府未能获得有关此次地震的可靠信息,也就无法为主震后不到1小时就袭击震中附近海岸城市的海啸做好准备。抗震通讯网络的缺失妨碍了应急响应。尽管震级很大,但马乌莱地震罹难者的官方数字不到500人——与最近几次事件相比数字不算很大。原因应归于现代化抗震建筑设计的良好性能以及人们在当局还在犹豫不决时及时从海啸中逃生的快速反应。在震中,地震产生的水平地面加速度高达6m/s2(按地震工程师常用的单位,相当于约60%的重力加速度),但在人口更加密集的智利中央山谷地区加速度较低。这些峰值加速度都在智利抗震规范的地震设计要求范围之内。坚固的结构经受住了严重破坏,只有极少数建筑物倒塌,几年前智利新闻媒体中广泛报道的地理学家所预测的惨剧并未发生。

沿智利海岸进一步向北研究显示该板块界面的类似应力加载过程也出现在梅希约内斯(Mejillones)半岛与智利和秘鲁边界之间。这一地区被称为塔拉帕卡(Tarapacá)峡谷,上两次大地震分别发生在1868年和1877年,震级都接近8.7。智利、欧洲和美国的研究人员已在智利北部布设了一个地震和大地测量仪台网。塔拉帕卡大区正显示出新一轮地震活动迹象:该峡谷南端2007年11月发生一次7.8级大地震,而且自2009年以来,伊基克城(Iquique)已遭受了数次6级地震侵袭。目前急需对来自这一台网的数据进行实时处理,只有这样才能在今后几十年内的大地震来袭时及时发出预警。

马乌莱地震带来的主要启示就是特大灾难性地震的地点可被提前确定,但目前仍不可能预测这些事件发生的确切时间。特大地震极其罕见,这类地震要求有长期的国家政策来保障建筑规范的实施。在智利,建筑抗震性能良好,但通讯网络令人失望。如果将合适的仪器(像智利北部的连续加速仪一样)与抗震通讯网络联手使用,近实时地计算出智利地震的位置和震级,那么海啸预警也会发挥作用。

(注:参考文献略)

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

原题:Central Chile finally breaks

(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;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.05.003

2010-04-15。