作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2022/9/20 13:48:25
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五问花莲地震缘何如此频发

 

9月17日21时,我国台湾台东县发生6.5级地震。随后,9月18日14时44分,花莲县又发生6.9级地震。两次地震震源深度较浅,仅约7公里,其间发生多次震级较低的余震。截至19日晚,地震已造成1人死亡、164人受伤。

两次地震有何关联?当地地震为何如此频繁?整个台湾岛的主要断裂带分布情况以及潜在的地震风险如何?中国大陆与台湾地区在地震研究方面又有哪些合作?

《中国科学报》就此采访了国家自然灾害防治研究院首任院长徐锡伟研究员。他长期从事地震地质构造与地震灾害防治研究,曾多次赴台访问,并与台湾地震学者联合开展相关研究。

一问:您如何看待台东县和花莲县短时间内连续发生的两次6级以上强震之间的关系?它们所处的断裂带有什么特点?

徐锡伟:两次地震均位于台湾东部地区纵谷断裂带上。鉴于两次地震在同一断层上如此短时间内相继发生、两次地震的余震区相互重叠等现象,可以说台东6.5级地震是花莲6.9级地震的前震。

纵谷断裂位于台湾中央山脉和东部海岸山脉之间,主要指的是海岸山脉西边界高角度东倾断层,以左旋走滑为主,滑动速率可达20毫米/年;此外,在纵谷西侧,即中央山脉东边界还发育着另一支隐伏活动断层,被称为中央山脉东边界断裂。两支断裂组成了通常意义上的纵谷断裂带。此次花莲地震发生在中央山脉边界断裂上,像泸定地震一样,以左旋走滑为主,是水平错动型地震,兼有一定的垂直(逆)分量,表明地震会使中央山脉小幅抬升。

二问:此次花莲6.9级地震,有专家称,其释放的能量相当于8颗原子弹的威力。您怎么看待这种说法?

徐锡伟:首先,花莲地震震级比9月5日的泸定地震(6.8级)和今年年初的门源地震(6.9级)要大。花莲地震采用的是地方震级,对应的矩震级为7级,而泸定地震和门源地震的矩震级分别为6.7级和6.6级。地震相差一级,释放的能量相差约30倍。震级相差0.1级,释放的能量平均相差1.4倍。所以,花莲地震释放的能量是泸定地震的5.6~7倍。

其次,地震释放的能量有一个公式。E=10^4.8×10^(1.5M),其中E代表地震释放的能量,M代表地震等级。以此计算,花莲地震释放的能量大约为8原子弹(一颗原子弹释放的能量约为525万亿焦耳)。

三问:根据中国地震台网速报目录,花莲震中周边200公里内近5年来发生3级以上地震共305次,单是今年已经发生4次6级以上地震。这里的地震为何如此频繁?地应力常年频繁释放为什么不能阻止大地震的发生?

徐锡伟:这是因为我国台湾岛坐落在板块边界,是欧亚板块与菲律宾板块之间强烈推挤、相互作用的地方。我国台湾岛的地震频发程度跟日本类似,但其地质构造和俯冲方向比日本更加复杂。比如,海岸山脉西边界纵谷断裂是菲律宾板块向西运移、推挤、逆冲到欧亚大陆板块之上的一条主干活动断层,而西侧中央山脉东边界断裂与欧亚板块的向东俯冲造成台湾地区地壳缩短和挤压直接相关,导致台湾地区地壳的变形量很大,能量积累的速率很高,所以地震频发。实际上,台湾岛的形成就是由于这两大板块碰撞后强力挤压、隆升的结果,到现在还在不断隆升。

四问:请您谈谈台湾岛的主要断裂带分布情况以及潜在的地震风险。

徐锡伟:我国台湾岛所处地带同时位于菲律宾板块和太平洋板块相互碰撞的环太平洋地震带。就像青藏高原最南部喜马拉雅地震带(印度板块和欧亚板块碰撞)一样,板块相互作用最强烈的地带,永远是地震活跃带。

由于板块间相互作用,整个台湾地区至少发育了四十多条活动断层。例如,纵谷断裂带东西两支活动断层,它们均为走滑断层,带有挤压逆冲分量,历史上发生过多次7级以上大地震;中央山脉西侧的西部平原区是人口聚居区,也发育了系列近南北向的逆断层,这些地震容易造成严重的人员伤亡。

比如,梅山断层(1906年的7.1级梅山地震)、清水河断层(1935年的7.1级新竹-台中地震),这些逆断层上发生的大地震都曾导致大量人员伤亡。最近的一次是1999年车笼埔断层的错动发生的南投集集地震(7.6级),造成105公里的地表破裂带和最大10米的垂直错动,地震期间2300多人死亡。进入21世纪之后的20多年来,台湾岛尚未发生7级以上地震,要考虑未来的地震风险。

五问:作为一位活跃的地震科学家,您和台湾地震学者开展过哪些合作研究?如何看待两岸的地震研究合作现状?对于未来的合作有何建言?

徐锡伟:汶川地震以后,我的学科组跟台湾大学等曾在国家自然科学基金资助下开展过合作,对比研究汶川地震和南投地震的异同特征,发现两次地震有一个共同特征:即在大地震发生前,发震断层肯定处于闭锁状态,中小地震比较稀少。随着发震时间的逼近,包括发震断层在内的邻近区域内,局部应力场最大主压应力轴方向从无序逐渐向区域应力场方向偏转,有序性增强,当发震断层附近局部应力场的最大主压应力轴一致时,就临近发震时间点了,最终发生大地震。

另外,2016年,我曾到台湾大学等访学数月,参与了纵谷断裂带的相关研究。当时的研究发现,这条断裂存在蠕滑的痕迹,即平时会经常性地发生中小地震并释放一些能量,这可能是纵谷断裂带特大地震比较少、以6级左右的中等强度地震为主的原因。

实际上,两岸在地震科学研究方面有一些很好的合作。我国台湾地区是地震频发的地方,当地有很多地震预警台站,超过700个观测台站组成了高密度的地震预警观测网络,可以在地震发生数秒内发出地震预警信号并动态绘制地震烈度图。而我国大陆地区的地震监测覆盖网已经覆盖了240万平方公里的国土面积和地震区人口的90%,相关地震预警技术和覆盖网范围全球领先。两岸在地震监测和研究方面应该加强交流,特别是在地震频发的川滇地区建立地震科学实验场,从而为两岸科技工作者提供地震科学研究的平台,共同为推动世界地震科学发展作出贡献。

 
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