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《2004年苏门答腊地震及印度洋海啸：实情与成因》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2004年苏门答腊地震及印度洋海啸：实情与成因2006年第5期世界地震译丛2004年苏门答腊地震及印度洋海啸:实情与成因S.SteinE.A.Okal摘要2004年12月26日世界再次见证了一次由构造板块缓慢,几乎是无法察觉的运动积蓄了的数百年的应变释放所造成的巨大破坏.这次来自印尼苏门答腊岛地下的巨大地震掀起的巨浪数小时内横扫了印度洋,给沿岸造成了毁灭性的破坏,夺走了30多万人的生命.1地质成因该事件的地质成因可追溯到1.2亿年前的超级冈瓦纳大陆南部破裂.从南极洲分离出来的印度次大陆踏上了其稳定的"北漂"历程.5000万年前,印度次大陆与亚洲大陆碰撞,造成了喜马拉雅山脉的隆升,形
2、成了青藏高原.随着印度板块的继续北移,板块碰撞持续至今,并使中国及东南亚的部分大陆产生东移.该板块的边缘部分沿苏门答腊西岸海沟延伸.此处,印度板块的洋底部分碰撞并插入了缅甸板块的下面(图1).缅甸板块是位于印度板块和巽他板块之间一块小裂块,或称小板块.巽他板块涵盖了大部分的东南亚区域.东倾的印度板块可由该板块上发生的地震得到验证,其下倾深度达300km左右.但在大部分时间里,沿这种构成板块边界的巨大冲断层(被称为巨型冲断层)似乎很少有什么现象发生.事实上,许多现象都在不断地发生着.每年印度板块与缅甸板块之间都有约20mm的汇聚.但由于巨型冲断层是闭锁的,因此应变会不断积累(图2).
3、最终,当累积应变超过断层摩擦强度时,就会产生如12月份的苏门答腊巨大地震的滑动.这类板块边界冲断层地震可以是迄今所发生的最大地震.巨大板块界面滑动产生的地震波可给周围造成巨大的破坏.此外,这类地震通常发生在水下海沟,被刚刚发生的地震向下拖曳的上覆板块会发生回弹,产生巨大的排水量,进而导致在遥远的地方产生破坏性的海啸.2地震大小的测定本次地震的巨大尺度对断层破裂过程及海啸的发生具有重要意义.理解这个问题需先弄懂基于地震波记录的振幅测量地震大小的地震震级的概念.最早的震级标度由里克特于1935年为记录南加州的地震而引入,称为地方震级或"里氏"震级.该震级标度现已被其他使用不同周期地震波
4、的其他震级标度所取代.这可以给出地震更多的信息,因为地震在不同周期辐射能量不同.2世界地震译丛2006年图1a苏门答腊地震区域内各板块大概的构造边界(原图为彩色图——泽注).虚线区为印度板块和澳大利亚板块之间的宽广边界区.方框区为图1b的位置.b为地震中该地区的区域构造及滑动过程示意图.基于高频地震波的研究发现快速滑动集中在余震区(深灰)的南部,而简正振型的研究(后叙)显示的可能慢速滑动区域(浅灰)则大得多.星号指出的是破裂开始的震中.该地震的成因是旋转极运动导致印度板块插入缅甸小板块下面的结果.图中显示了板块间总的汇聚量(红箭头)和法向分量(蓝箭头)第5期2004年苏门答腊地震及
5、印度洋海啸:实情与成因图2消减带引发巨型冲断层地震的应变积累与释放过程示意图要了解为什么不同的测量方式会给出不同的震级,就要考虑震源波谱,即辐射能量随周期的变化.图3显示了辐射地震波振幅对数随地震波频率的对数(1个周期内)的变化.理想状态下,低频(长周期)处曲线平直,然后,高于频率与破裂沿断层长度传播所需时间或破裂完成的时间倒数比值为1的"拐角"频率的频率(短周期)逐渐衰减.地震越大,拐角频率越向左移.通常使用3种不同的震级标度,每一种震级量度辐射的不同周期的地震能量.体波震级根据传播于地球内部的波的振幅测定,周期为lS.同样,面波震级通过沿地球表面传播的波振幅测定,周期为20s.
6、这两种震级存在的一个共同问题是一旦地震超过一定尺度,它们则会达到饱和状态,即会保持不变.这是因为特大地震中的附加能量释放都是以长于20S周期的面波无法测得的周期释放.无论地震多大,其体波和面波震级分别都不会超过6.5和8.4左右.因此,对于特大地震来说,这些震级测量都会低估地震的大小.正如我们后面看到的,这一问题对于海啸预警至关重要.为了克服这一困难,我们采用了可通过最长周期的地震图中测得的能量计算得到地震矩.地震矩还直接与断层的物理属性相关,因此,它既可由地震波测得,也可通过断层的大小测得.根据断层的大小,地震矩可由下式得出:Mo一断层刚度×断层面积×断层滑距(1)刚度即断层的强
7、度,可在实验室试验中测得4世界地震译丛2006焦图3显示拐角频率(虚直线)及不同震级测定的地震波谱示意图(原图为彩色图——一译注).波谱用红色显示的地震矩震级大于用蓝色显示的地震,尽管如黑色线所示,两者具有相同的面波和体波震级近似值.矩震级Mw可由地震矩通过关系式MW=(1ogMo/1.5)一10.73计算得出.上式的常数在其他震级不饱和时与矩震级相关.3由地球简正振型测得的苏门答腊地震的大小苏门答腊地震是一次特大事件.其余震区沿海沟向北延伸了1200km.体波研究结
