地震学科普之窗（四）——海啸的发生机制＊

大木圣子

（东京大学地震研究所）

地震学科普之窗（四）
——海啸的发生机制＊

大木圣子

（东京大学地震研究所）

在海边出生长大的我非常喜欢夏天的海。遥远的水平线，闪着波光的水面，等距离排列的白浪，令人畅快的海浪回声。我在想象着今年夏天要去哪里，莱先生把我从这一空想中唤回到现实。

1 海啸的恐怖程度

莱助教好啊，文科出身，擅长古文吧。

大地君哎，还算可以。

这好像是记载灾害的古文献。我哗啦哗啦地翻着书，看到了描绘海啸灾害的灾害图画，我不由自主地停住手。令人毛骨悚然的画面让我震惊。

莱助教这是明治三陆地震海啸的灾害图画（图1）。1896年6月15日晚8时左右三陆近海发生的大地震引发了大海啸。据说死亡约2万人，冲走、全毁、半毁房屋1万多户，是日本海啸灾害史上最大的一次灾害。

大地君我想起了旅游者拍摄的2004年苏门答腊近海地震造成的海啸的印象。在旅馆房间拍摄的人向海边的人们大喊：“快跑！快跑！”但海边浴场的人们却满不在乎地看着白浪，接下来的瞬间，他们都被海啸吞没了。当然，拍摄者的喊叫声传不到海边，但为什么高达数米的海啸涌来时，海边的人们却只会看着白浪呢？

莱助教这是一个很好的机会。让我们来了解一下关于海啸的知识，海啸的发生机制，海啸与普通海浪的区别，海啸所具有的破坏力。就应该能够回答你刚才的疑问了。

2 海啸的发生机制

莱助教首先，我们来考察一下能引发海啸的地震。板块运动与地震发生有什么关系呢？

大地君以每年数厘米缓慢速度俯冲的海洋板块的一部分，与陆地板块挨着，保持着没有俯冲的界限，突然一下子剥落下来的就是“板间地震”。

大地君在白纸板上画出了俯冲板块图（图2）。

莱助教正像我们在“地震与地震动、震级与烈度”（国际地震动态，2011年第9期——编者注）中学过的那样，地震是断层发生的剧烈滑动。在板间地震中，我们把海洋与陆地板块的边界作为断层面（图2a）。而把部分接合的地方称之为“固着”。固着的板块一俯冲，陆地一侧的海底面的情况会怎样呢？

图1 明治三陆地震海啸的灾害图

图2 海洋板块俯冲和地震发生引起的地形变

大地君在海沟附近，陆地板块的海底面会不会慢慢凹下（图2b）？

莱助教是的。我们把地表面凹下叫做“沉降”。另一方面，我们观测到，在陆地板块从海沟处离开的地方，地面有凸起的“隆起”。

大地君板块弯曲和正中隆起与凸起现象是相同的。所谓地震的发生，就是固着部分脱开，陆地板块一下子返弹回来。于是，地震发生了，沉降的地方隆起，隆起的地方沉降（图2c）。

莱助教我们把这种海底面或地表的运动叫做“地形变”。这种地形变使海水面将会怎样呢？

大地君海水会像海底面的地形变一样，一下子移动起来。这一海水块上下方向的移动就触发海啸了吧？

莱助教仅仅是部分的边沉降边隆起，海水面平缓地返回，这种海水向各个方向涌动的现象就是海啸。压缩波到来的海啸和膨胀波到来的海啸你好像已经知道了吧！

大地君是的。在图2c中，海沟左侧的区域将是膨胀波，右侧区域是压缩波，海啸就到达了。

3 海啸与普通海浪的区别

莱助教在图2中，也可以看出海啸与普通海浪的区别呀。你知道一推压一拉张海浪的波长吗？也就是从波头到波头的距离是多少？

大地君再长也就是几米吧。但是，海啸的波长，从图上看，也许会有几公里长？

莱助教长的有时会达数百公里呢。还记得2010年2月南美智利地震吗？袭击震源附近村庄的海啸给人们的印象是，现场就像“眼镜蛇背着海冲过来”一样，昂着头，其背后大量的海水像尾巴一样背着，一下子冲过来。

大地君海啸的海浪与又推又拉的海浪是根本不同的呀，若是推，很快就持续的推。

莱助教这似乎就可以明白了，海边的人为什么没有注意到海啸呢？

大地君如果是与海面同高度的话，海啸的前端与普通浪头之间没有什么区别的。海啸发生时，有大量的达几公里的水块接续着，当它们达到沿岸时，就会形成大量的水流持续蜂拥而至。

莱助教蜂拥而至的威力是巨大的。是呀，即便是大地君也一定是无法承受50 cm的海啸的呀。

大地君啊？有那么厉害吗？就连膝盖高的水，大人也站不住吗？！

莱助教想象一下，在推压与拉张的海波中站立是不可能的，就像在激流中孤零零站着一个人那样。

大地君再次被震惊。

4 新堂教授的简单提问

新堂教授看了大地君关于海啸的调研报告。

新堂教授看来你已经理解了关于海啸的波长或者说膨胀波和压缩波的由来等问题了。你也阅读了灾害图画的古书籍，那么关于地震的晃动是怎样描写的呢？

大地君书中提到，“共有13次地震，不过都是微震。”那样大的海啸，却写着“微震”，很意外。

新堂教授是呀，这就是我这次的问题，考虑考虑吧。

明治三陆地震中发生那样的海啸灾害，而地震本身的晃动却不大，这与普通地震有什么区别？

大地君是的，我们都知道，有一种地震被称之为“海啸地震”。地震一发生，就会产生各种不同周期的波。在海啸地震中，由于人体能感到的那种短周期的晃动很少，即便体感晃动的“烈度”很小，也会发生大海啸。

新堂教授为什么短周期会很少呢？

大地君是因为断层中的破裂是缓慢进行的。在“地震与地震动、震级与烈度”中的“缓慢的地震”部分就学习过。普通的大地震，断层的破坏时间只有1～2min，但海啸地震中断层的破坏时间却长达5～10min。因此，地形变量也大，所以海啸变得更大。

新堂教授再好好研究吧。关于海啸，还有很多必须掌握的知识，继续努力，还要拿报告给我看。

海啸的发生机制可以从地震就是断层运动这一点进行考察。在学习中，理解海啸的波长与普通海浪的不一样，膨胀波发生场所和压缩波到来场所。一次蜂拥而至持续涌泻的海啸，其破坏力超乎我的想象。这是记载着这些灾害图画的古书籍，古人是带着怎样的想法来描述这些的呢？学了灾害学更加使我感到，他们的想法也和我的想法一样，让后世之人，不要再遭遇这样的经历。

摘译自：地震本部ニュース.2010年8月号.第3卷第4号：8-11

原题：謎解き地震学－－津波発生のメカニズム

网址：http：∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp／charade／

（北京市地震局 彭 岩 译，卢振恒 校）

（译者电子信箱，彭 岩：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

E；

10.3969／j.issn.0235-4975.2011.11.011

2011-03-16。