从2014年4月1日智利地震认识前震＊

（广西壮族自治区地震局 张华 译；河北省地震局 王晓山 校；中国地震局地球物理研究所 王辉 复校）

（译者电子信箱，张华：huazhang1222＠163.com）

最近一些大地震如2014年4月1日智利地震之前的地震活动分析结果揭示，一些大地震是有可能被预测的。

大地震之前是否有可测量的、明显的前兆异常来警示我们？一直以来，前震被认为是地震预测最有希望的指标。至少一半以上的大地震有前震，但这些前震很难从非前兆地震活动中区分出来。2014年4月1日智利地震及近期其他大地震的前震活动表明，大地震前可能存在可观测的前兆异常。

地震相互作用的统计模型表明，当区域地震活动水平很高时，大地震最有可能发生［1－4］。然而，同样的模型也表明，任一给定地震成为前震的概率是低的，因为小震之后经常并无大震发生。

2011年日本东北MW9.0 地震数据表明，一些板缘大地震孕震过程中出现的前兆是可以探测的。该地震发生前23天，一连串小地震开始以每天几千米的速度向未来主震震源区迁移；主震前2天，在主震的成核点10km 范围内发生MW7.3地震（图1a）。从MW9.0地震后取得的海底大地测量数据来看，在前震序列活动过程中断层已缓慢滑动［5－6］，但主震发生前监测到断层不再缓慢滑动［7］。Bouchon等人认为，大约70%的板缘地震主震前几个月有类似序列活动［8］。由此来看，某些大地震或许是可以预测的。

这种新的乐观主义受到两个主要的科学和实践问题的限制。首先，在缺少最大主震的震群中识别主震前出现的较高地震活动水平依然是困难的［9］。日本东北地震的前震可能是一个随机序列，随后它触发了主震［10］。如果是这样，前震的预测效果是有限的，因为这样的随机序列通常不会引发更大的主震。但是，根据海底大地测量数据推断的缓慢滑动的范围更广，因此它可能是潜在的可预测的前兆过程。但遗憾的是，海底数据过于稀疏，不能给出滑动的唯一解释。

其次，海底测量数据缺乏是影响揭示俯冲带断层活动的微弱前兆信号的现实障碍。直至日本东北地震之后，才用船回收仪器得到与这次地震有关的近海大地测量数据。近海洋底俯冲带形变的实时遥测数据是用以进行超前预测的关键。建立和维护这样的近海观测网络在技术上是可行的，但需要建设大量的基础设施［11－13］。

评估2014年4月1日MW8.1智利北部大地震之前是否存在前兆异常是困难的。在主震之前2 周，在板块边界的大型逆冲断层附近发生了中强近海地震。类似于日本东北地震，主震前2周地震序列以每天几千米的速度迁移至4月1日主震发生的位置（图1b）。该序列位于一个公认的地震空区（很长一段时间没有大地震的区域，但该区域具备发生大地震的条件）。该空区发生的最近一次板缘大地震是1877年。

图1 是不是地震前兆？（a）2011年发生在板块边界俯冲带的日本东北MW9.0地震序列；（b）2014年4月1日智利北部MW8.1地震；（c）1997年智利中部的地震序列。红点表示大地震震中，橙色震源机制用来说明前震的断层产状（1997年地震序列之后无大震），箭头指示迁移方向。每幅图右侧为用颜色表示的前震的震源深度（红色：5～15km；棕色：15～25km；绿色：25～35km）

面对前震序列，当地民众和科学团体战战兢兢。由于对地震序列迁移没有可靠的科学依据，当局只能通知大家关注这次不寻常的地震活动，提醒人们应该时刻防备这个地区的大地震［14］。这次地震造成的伤亡相对较少。可能预示一个更大的地震将贯穿剩余的80%的地震空区。

把智利北部和日本东北地震序列（图1a和图1b）与1997年智利中部的科金博地震序列（图1c）进行对比，地球物理学家和当地民众都面临困惑。1997 年科金博地震的震级、频度、断层产状与2014年智利北部地震类似，且发生在地震空区内，该空区最近一次大震发生在1943年。然而，迄今为止，该地震序列并未再发生更大地震。

将地震活动和构造背景相结合，可以为判断其是否是即将发生主震的前震序列提供参考。以上3个地震序列都持续了几周，并以每天几千米的速度沿板块边界迁移，这些地震分布在板间滑动的巨型俯冲面上20km左右的深度，其释放的总能量相当于MW6.8或更大的地震。然而，日本东北和智利北部地震与智利中部地震有2点不同。大地测量数据表明，日本东北地震和智利北部地震序列发生在摩擦闭锁的板块边界。这2个地区在过去的一个世纪都没有发生过大地震，所以这些地区应该存在很高的应变积累。智利中部地震序列附近的大地测量数据表明，这一区域的俯冲板块不像其他地区闭锁得那么紧［15］。自上一次大震后的时间相对较短（54年），积累了较少的应力。由于缺乏海洋大地测量数据，尚不清楚这2个智利地震序列是否发生在板块边界慢速滑动过程中。

尽管地震能否被预测仍是一个悬而未决的问题，但现在也许有一些乐观的理由。如果投入仪器观测设备，并将陆地与海上的地震和大地测量资料进行结合，则可以监测板块边界大震前的慢速滑动和地震迁移的孕育过程。无论这些观测是否能实现准确的地震预测，我们都需要搜集更多的资料。

文献来源：Brodsky E E，Lay T.Recognizing foreshocks from the 1April 2014Chile earthquake.Science，2014，344（6185）：700－702.doi：10.1126/science.1255202

［1］Jones L M，Molnar P.Frequency of foreshocks.Nature，1976，262：677－679

［2］Abercrombie R E，Mori J.Occurrence patterns of foreshocks to large earthquakes in the western United States.Nature，1996，381：303－307

［3］Helmstetter A，Sornette D.Foreshocks explained by cascades of triggered seismicity.J.Geophys.Res.，2003，108（B10）：2457.doi：10.1029/2003JB002409

［4］Felzer K R，Abercrombie R，Ekström G.A common origin for aftershocks，foreshocks，and multiplets.Bull.Seis.Soc.Amer.，2004，94：88－89

［5］Ito Y，Hino R，Kido M，et al.Episodic slow slip events in the Japan subduction zone before the 2011 Tohoku－Oki earthquake.Tectonophysics，2013，600：14－26

［6］Kato A，Obara K，Igarashi T，et al.Propagation of slow slip leading up to the 2011 MW9.0Tohoku－Oki earthquake.Science，2012，335：705－708

［7］Hino R，Inazu D，Ohta Y，et al.Was the 2011Tohoku－Oki earthquake preceded by a seismic preslip？Examination of seafloor vertical deformation data near the epicenter.Mar.Geophys.Res.，2013.doi：10.1007/s11001－013－9208－2

［8］Bouchon M，Durand V，Marsan D，et al.The long precursory phase of most large interplate earthquakes.Nat.Geosci.，2013，6：299－302

［9］Holtkamp S G，Pritchard M E，Lohman R B.Earthquake swarms in south America.Geophys.J.Int.，2011，187（1）：128－126

［10］Marsan D，Enescu B.Modeling the foreshock sequence prior to the 2011，MW9.0Tohoku，Japan，earthquake.J.Geophys.Res.，2012，117：B06316

［11］Barnes C R，Best M M R，Johnson F R，et al.Challenges，benefits，and opportunities in installing and operating cabled ocean observatories：Perspectives from NEPTUNE Canada.IEEE J.Oceanic Eng.，2013，38：144－157

［12］Monastersky R.Tsunami forecasting：The next wave.Nature，2012，483：144－146

［13］Bürgmann R，Chadwell C D.Seafloor geodesy.Annu.Rev.Earth Planet.Sci.，2014，42：509－534

［14］Smith A.Experts in Chile fear catastrophe as 300quakes hit in one week.NBC News，（2014－03－25）.http：∥www.nbcnews.com/storyline/chile－earthquake/expertschile－fear－catastrophe－300－quakes－hit－oneweekn61531

［15］Vigny C，Rudloff A，Ruegg J－C，et al.Upper plate deformation measured by GPS in the Coquimbo Gap，Chile.Phys.Earth Planet.Inter.，2009，175：86－95