
核心提示
2月6日,土耳其南部靠近叙利亚的边境地区连续发生7.8级地震与7.5级地震。两次强震发生于同一天、同一个断层系统,在主断裂东安纳托利亚断裂发生的7.8级地震,触发了同一断裂系中的一条分支断裂——索尔古断裂的剧烈活动,于是在约9小时后,又发生了一次7.5级大地震,两次震中相距约96公里,灾情严重。
针对土耳其大地震发生的原因、特点以及对我国地震研究的启示,中国地质科学院地质研究所研究员、自然资源部大陆动力学重点实验室主任李海兵从地质科学角度进行了深入解读。
2月6日,土耳其南部靠近叙利亚的边境地区连续发生7.8级地震与7.5级地震,截至17日已导致土耳其和叙利亚超过4.4万人遇难。针对此次大地震发生的原因、特点以及对我国地震研究的启示,中国地质科学院地质研究所研究员、自然资源部大陆动力学重点实验室主任李海兵从地质科学的角度进行了深入解读。
成因
三大板块交汇处
从地震危险性分析,土耳其96%的领土位于喜马拉雅—地中海地震带上,历史上地震多发,近25年内就发生了8次7级以上地震。1999年8月17日在土耳其西部伊兹米特市附近发生的7.4级大地震,位于北安纳托利亚断裂带上,靠近伊斯坦布尔,造成超过1.8万人丧生。因此,对于土耳其所在的安纳托利亚块体周围断层活动性以及沿断层的地震研究一直是全球地学界关注的热点。
此次土耳其地震的发震断裂就是安纳托利亚块体东缘北东走向的东安纳托利亚断裂带,较大规模地释放了阿拉伯板块和安纳托利亚块体边界处的能量活动。就此次地震的发震位置与发震断裂来说,不算意外,但在北安纳托利亚断裂过去一个世纪超强活动的背景下,这次突然“跳转”到东安纳托利亚断裂上活动,并连续产生两次7级以上大震,着实出人意料。
李海兵说,地震专家此前一直认为更具危险性的断裂是安纳托利亚块体与欧亚板块边界处的北安纳托利亚断裂。一是从规模上看,北安纳托利亚断裂的规模约为1600公里,东安纳托利亚断裂的规模约为600公里。一般来讲,规模越大的断层,发生大地震的概率越高。二是北安纳托利亚断裂历史上发生大地震的周期较短,几乎几十年甚至几年就会有一次7级以上的大震,而东缘的东安纳托利亚断裂上一次发生大地震还是在1822年8月13日,为7.5级,与北安纳托利亚断裂相比相对稳定。
“正因为关注点主要聚焦在北面了,所以这次的大地震大家都没想到。”李海兵告诉中国自然资源报社记者。
意外
同日、同一断层系统发生双大震
“另一个‘没想到’是双大震。”李海兵说。
在主断裂东安纳托利亚断裂发生的7.8级地震,触发了同一断裂系中的一条分支断裂——索尔古断裂的剧烈活动,于是在约9小时后,又发生了一次7.5级大地震,两次震中相距约96公里。
通常情况下,6级以上地震被称为强震,7级以上被称为大地震。此次土耳其地震实际是“双大震”。两次主震震级均在7级以上的双震型地震不多,发生于同一天、同一个断层系统中的更为罕见。
我国曾有过几次类似事件。1988年11月6日,我国云南发生的澜沧—耿马地震,第一次是7.6级,十几分钟后又发生了7.2级地震,为双主震—余震型。两次强烈主震的灾情叠加,在普洱、临沧及周边地区造成严重的生命和财产损失。也有双震间隔数天的记录。如1976年8月16日,四川松潘、平武之间发生7.2级地震,随后又发生22日的6.7级地震和23日的7.2级地震。
“此外,还有一个‘没想到’是地震沿断层破裂序列。”李海兵表示。
地震学家根据地震台站记录的地震波形分析得出了土耳其地震的同震破裂序列。此次双大震的第一个7.8级地震的破裂顺序为从东安纳托利亚的一分支破裂,沿北东向扩展破裂到东安纳托利亚主断裂上,并沿着主断裂向北东向继续扩展,随着能量耗散,忽然破裂传播方向反向,沿着主断裂向南西向扩展破裂了南部断裂。“像这样的破裂方向180度大转向的双向破裂模式是极少见的。”李海兵说。
为什么会在这么短的时间里,在同一个断裂系统(主断裂与分支断裂)中发生双大震?为什么呈现如此复杂的同震破裂模式?这是值得地质学家们进一步探讨的问题。
分析
以水平位移为主
土耳其地震构造具有新生性,其活动断裂都是晚第三纪以来开始出现、演化和发展的。无论是东安纳托利亚断裂和北安纳托利亚断裂,都以走滑型断裂为主。此次地震也是如此,所以地表错动大都以水平位移为主。
从已有的现场图片和遥感影像分析,主要是左旋走滑,最大的水平位移量接近8米。其类型与我国的汶川地震完全不同。由于此次地震发生的地区多为平原与低海拔地区,人口稠密,造成了房屋大面积倒塌,也造成了公路损毁与铁路扭曲变形。
汶川大地震是以垂直方向运动为主的逆冲断裂活动的地震。地震导致地表垂直最大位移量接近11米,产生的破坏程度可想而知。准确地说,汶川大地震是以垂直运动为主,伴随一定程度的水平运动,比较复杂。土耳其地震则是以水平运动为主,垂直运动较小。也正因如此,土耳其双大震震中尤其是第一次大震震中位置接近海湾处,但是在海域引发的波浪最高只有几十厘米,并没有像2004年的印度洋地震、2011年的日本地震那样造成灾难性海啸。
对于土耳其地震,人们还担忧次生地质灾害问题。李海兵表示,虽然土耳其的高原山地面积较广,但山地完全不同于我国特别是四川龙门山地区那样的高山峡谷,主要是平地与和缓的丘陵,而且植被发育,所以发生崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害的危险性并不突出。
启示
关注青藏高原挤出地块
警惕沉寂的断裂带
我国和土耳其都在喜马拉雅—地中海地震带上,土耳其大地震是否会对我国产生影响?
李海兵认为,虽然两者同在一个地震带上,但一个在东端,另一个在西端,从短期来看,应该不会有大的影响。“真正受影响的是土耳其及周边地区,有可能触发安纳托利亚块体周缘活动断裂的进一步活动。”
从地球系统论的角度来看,大地震会改变全球应力分配,一个地方的巨大应力释放后,应力会通过板块边界进行传递,对相关板块产生一定影响,但这应该是在一个较长时间尺度内。
李海兵告诉记者,从科学研究的角度看,土耳其地震对我国有一定的借鉴和警示作用。
“土耳其地震是板块碰撞、挤压过程中一个挤出块体(安纳托利亚块体)在其控制边界上发生的一次大地震事件。这与我国的情况较为类似——青藏高原碰撞隆升后也存在高原内部物质向东—东南挤出的现象,且被挤出块体即羌塘地块—川滇地块向东南方向逃逸。”
他进一步解释道,青藏高原并不是一个巨大的完整块体,而是由若干个次一级的块体构成的,由北至南大致为柴达木地块、巴颜喀拉地块、羌塘地块—川滇地块、拉萨地块,块体与块体之间以大型断裂带为界,在这些断裂带的控制下,青藏高原的内部物质正源源不断地向高原周缘挤出逃逸。
与安纳托利亚块体一样,该逃逸块体运动的控制边界是地震频发之处。它的北东控制边界是著名的鲜水河断裂系(甘孜玉树—鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带),地处巴颜喀拉块体的南部边界和川滇块体的北东边界,全长约1400公里,大体呈北西—南东向展布。在其中段鲜水河断裂带,自公元1725年以来,沿线共发生5.0级以上地震53次、7.0级以上大地震8次。
此外,土耳其地震对我国地震研究的一个启示是:在研究青藏高原挤出块体地震时不能只关注和研究鲜水河断裂系,还应该对挤出块体南部的控制边界、目前并不活跃的嘉黎—红河断裂带和怒江断裂带等保持警惕,加强监测。我国正处于地震活跃期内,要高度关注巴颜喀拉块体周边地区。
从我国地震记录情况来看,2001年11月14日发生的8.1级东昆仑山大地震,把我国陆域地震活跃期的序幕拉开了一角,而地震活跃期的大幕正式拉开则是在2008年。
2008年3月21日,新疆于田发生了7.3级大地震,震中位于于田、策勒与西藏交接的昆仑山分水岭附近,由于该地区海拔高达6000米,没有人员伤亡。同年5月12日,便发生了震惊世界、伤亡惨重的汶川大地震。值得注意的是,2008年还发生了8次6级到6.9级强震,全年我国境内共发生5级以上地震99次。
另据调查显示,2008年以后,在我国境内又相继发生了7次大地震,分别为:2010年4月14日青海玉树7.1级地震、2013年4月20日四川雅安芦山7.0级地震、2014年2月12日新疆于田7.3级地震、2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震、2021年5月22日青海玛多7.4级地震、2022年1月8日的青海门源6.9级地震、2022年9月5日四川泸定6.8级地震……
李海兵告诉记者,如果把这些地震的震中位置连起来就能发现,它们大多数都位于巴颜喀拉地块的边界带上。这也充分说明,巴颜喀拉块体是近年来青藏高原内部板内强震高发地带,而且近20多年一直处在强震丛集活动中。危险程度较高的断层包括东昆仑断裂带的玛沁断裂和玛曲断裂、鲜水河断裂带康定段和乾宁段等,都存在发生7.0级左右强震的危险。
尽管科学家能够推断哪些地方具有强震发生的危险,但对防震减灾而言,准确的临震预报至关重要。
李海兵表示,地震预报目前还是一个世界性难题,做好基础研究、进一步认识地震和地震发生机制是进一步做好地震预报的重要前提。
他认为,科学钻探是获取地下深部物质、了解深部信息最直接、最有效、最可靠的方法。为了认识地震发生机制及地震过程中断层带内的物理化学变化,在汶川地震后的178天,我国设置了“汶川地震断裂带科学钻探项目”,在沿汶川地震造成的两条破裂带布设了6口科学群钻。经过长达14年的研究,该项目在地震发生机制、破裂传播及断裂愈合过程等方面取得了一系列重要成果,首次直接测量出世界上最低的地震断裂有效摩擦系数,获取了大地震后断裂快速愈合信息,证实不同深度具有不同的应力场以及深部多条断层破裂等。
人类是大自然的组成部分,面对各种自然灾害带来的重创,我们也在一次次积累经验。希望不久的将来,科学的进步能进一步揭开地震的奥秘,帮助人类减少地震带来的伤害。
链 接
地震序列
在一定的地方和一定时间内连续发生的一系列具有共同发震构造的一组地震,称为地震序列。主震震级很突出,释放的地震波能量占全序列总能量的90%以上,或最大震级和次大震级之差在0.8~2.4级,称为主震型序列;在地震序列中没有一个突出的主震,而是由震级相近的两次或多次地震组成,最大地震释放的能量一般只占全序列总能量的80%以下,或最大震级和次大震级之差小于0.7级,称为震群或多震型序列;主震震级特别突出,前震和余震都很少且震级也很小,大小地震极不成比例,最大震级和次大震级大于2.5级,称为孤立型或单发型序列。
地震断裂
按走向和倾向的运动方位,断裂分为走滑断裂和倾滑断裂。走滑断裂,有时也叫横推断层,能引起断层两侧彼此相对水平滑移。倾滑断裂是指断层的运动可完全沿倾向发生,断裂一侧相对另一侧上下运动,其断裂运动基本平行于断层倾向,岩石在垂向发生位错,有时造成一个小而可见的岩石墙面,称之为断层崖。断层很少是纯走滑或倾滑的,通常它们具有水平和垂向运动分量。这种断裂名为斜向断裂。
地震的次生地质灾害防治
地震的次生地质灾害主要指地震引起的继发性崩塌、滑坡、塌陷、地裂缝等。由于地震震动造成山体岩土体松散,特别是伴随降雨,极有可能引发泥石流、崩塌、滑坡等多种次生地质灾害。
滑坡 可通过排水、削坡减载护坡、挡土墙、抗滑桩等方式进行防治。对于比较重要的边坡,可采用土钉墙喷锚或预应力锚索支护,以达到使滑坡体稳定的目的。
崩塌 可通过遮挡崩塌物、镶补沟缝、清除危岩等方式进行防治。由于崩塌跟滑坡在形成及破坏机理上有很多相似之处,因此防治滑坡的措施也可以用作防治崩塌的措施。
堰塞湖 堰塞湖可能发生三种情况,即瞬时全溃、瞬时部分溃、逐步溃决。瞬时全溃危险性最大,应逐步降低水位,形成控制性泄洪,减轻溃决压力。
泥石流 泥石流往往与山体滑坡、崩塌同时发生。防止泥石流应对汇水面较大的山坡实施地表排水截水,还应加强绿化,保持水土,避免在沟谷山脚建设建筑物。
记者:周飞飞
编辑:王希
新媒体编辑:陈平





原文始发于微信公众号(i自然全媒体):为什么是土耳其?