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全球最惨?超剪切破裂地震:印尼或是大地震最频发的国家

USGS第一时间发布了印尼地震的信息,时间是UTC 2021年12月14日3点20分24秒(北京时间+8小时),震中位于印度尼西亚小巽他群岛的努沙登加拉省附近的弗洛勒斯海域,距离Maumere以北约112千米,震级M7.3(USGS测定,另有数据是7.3级与7.5级),震源深度18.5千米。

印尼政府已经发布了海啸预警,受影响的区域包括东帝汶、印尼与澳大利亚等,顺便还查了下印尼从1900年以来的地震数据,结果把种花家给震惊了,因为从地震级别与频度来看,简直就是超越日本的存在!

配图非本次地震

印尼的地震频度居然比日本还高?

印象中日本就是一个地震高发的国家,每当日本周边有“地震鱼”被冲上海滩,或者最近的青森县绵延4公里的死鱼带,还有鹿儿岛南部的频繁地震与富士山底部地震都引发了大家的无限联想,这些事件都可能意味着大地震的发生,几乎已经达到了风声鹤唳的程度,连日本沉没都拍了三次了!

但事实上各位却忽略了一个极其严重的事实,要不然今天USGS关于印尼的预报突然跳出来,笔者也不会手贱到去翻两国的对比,结果是令人震惊的:

8级以上日本8次,印尼10次,差别不大,但7~8级之间的地震印尼居然是日本的3倍,这也太夸张了吧,日本的国土面积是37万平方公里,印尼国土面积是191.36平方公里,但国土面积却不是关键因素,比如俄罗斯地震就不多。

印度尼西亚

印尼伤亡最惨重的一次地震是2004年12月26日的苏门答腊C安达曼地震,级别9.1~9.3级别,地震和海啸总共造成印度洋沿岸多个国家(印尼、泰国、马来西亚、印度、斯里兰卡、孟加拉国等)总共30万人罹难与失踪,海啸最高高度51米!

海啸后苏门答腊海岸附近的一个村庄变成了废墟。

日本伤亡最惨重的一次则是1923年(大正12年)9月1日的关东大地震,震级8.3,死亡人数为14.28万,最近一次伤亡比较惨烈的则是311地震(东日本大地震),死亡1.8万,主要是海啸导致,并且还引发了二十一世纪最大的核事故:福岛核事故。

为何日本与印尼地震都那么多?

原因就是环太平洋地震带,或者称为环太平洋火山带,这是一个全长达40000千米,围绕太平洋经常发生地震和火山爆发的地区,呈马蹄形。环太平洋火山带上有一连串海沟、火山弧和火山带以及板块移动。在这条火山带上有452座火山,占了全世界活跃和休眠火山的75%以上。

东部:由纳斯卡板块和科科斯板块潜没于向西移动的南美洲板块之下;

东北:太平洋板块的一部分以及细小的胡安德富卡板块则潜没于北美洲板块之下;

北部:太平洋板块的东北部分潜没于阿留申群岛弧之下;

西部:太平洋板块潜没于堪察加-千岛群岛弧之下;

南部:面积较小的板块从马里亚纳群岛、菲律宾、布干维尔岛、汤加和纽西兰与其碰撞;

日本则是太平洋板块与北美与欧亚板块对冲千岛海沟与日本海沟,西南则是菲律宾板块对冲欧亚板块南海海沟,还有美洲板块与菲律宾版块之间的相模海沟。当然日本国内还有中央构造线以丝鱼川・静冈构造线。

日本地震带分布

印尼则是环太平洋火山带及阿尔卑斯带之间,东北部的岛屿包括新几内亚靠近环太平洋火山带;南部及西部的苏门答腊、爪哇、巴厘、弗洛勒斯岛及帝汶岛则靠近阿尔卑斯带,其地质情况非常复杂。

印度尼西亚位于澳大利亚板块和欧亚板块两大板块之间。

尽管造成两者的地震的板块与性质有些差异,但数量高发却是一致的,但问题是同在环太平洋地震带上,为什么印尼的地震数量会是日本的数倍?

为何印尼的地震频度居然比日本还高?持续超级剪切破裂

印度尼西亚位于倾斜汇聚的印澳、菲律宾海、卡罗琳和巽他板块的交汇处,其地质情况之复杂,估计地球上没有地区出其右了,下图就来见识见识:

请注意图中标记箭头与数字,那是每年俯冲的速度,比如画面下方左侧的箭头,每年速度是67mm/年,右侧是75mm/年,在画面 右侧和右上侧俯冲速度更是高达101和103mm/年,这比日本地震高发地带南海海沟是菲律宾板块向欧亚板块俯冲速度40mm/年要高得多,也比太平洋板块向欧亚板块俯冲的90毫米/年也要高!

印尼在过去的20年中,已经发生了5次特大地震,其中最大的一次就是2004年12月26日Mw9.1大苏门答腊-安达曼地震和海啸,其大地震的概率是10年18次(≥M7.0),而从1900年以来发生了15 次大震级事件(≥M8.0)(USGS,2020年),实在是太惨了,目测印尼已经是全球地震最频发的国家。

2000.1.1.至 2020.7.28,印度尼西亚和邻近地区的所有地震(A≥4.6、B≥7.0)

超剪切破裂:印度洋地震大海啸和帕卢大地震

超剪切地震是一种破裂沿断层表面的传播速度超过地震剪切波(S 波)速度的地震,早期的地质学家认为,岩石错动断裂的速度一般都应该小于地震波的速度(一般为2.5~3.0km/s),但在某些大地震与特大地震中却发现地震破裂的速度超过了地震波。

超剪切地震波示意图,图源:中科院地质地球所

看上去是不是和音爆的示意图很像?确实超剪切地震波会用音爆示意图举例来方别理解。2013年鄂霍次克海8.3级地震的一个6.7级的余震(震源深度640千米),其破裂速度超过了剪切波速度,速度高达8千米/秒,而在2018年的苏拉威西帕卢地震(Mw7.4)中的超剪切破裂速度为4.1千米/秒。

震中附近主要断层的地震位置和地表痕迹

速度一般是吧?但这次地震的震源深度才20千米,其超剪切破裂的强震造成了极大的伤亡,4340人罹难,667人失踪,当然在印尼的超剪切地震远不止苏拉威西帕卢地震,2004年的印度洋地震(Mw9.1~9.3,深度20千米)也是(伤亡上文有述),2012年的印度洋地震(Mw8.6级,深度30千米)。

汶川地震的龙门山断裂带

我国2008年的汶川地震(Mw7.9,深度19千米)与2010年的青海玉树地震(Mw6.9,深度17千米)也是超剪切地震。相信各位应该是发现了,超剪切破裂的地震震级高,破坏性大,基本都是大地震或者特大地震,伤亡人数少则几千,多则几万甚至几十万,而印尼在最近二十年间就遭遇了3次,我国2次,日本一次也没有。

延伸阅读:为什么印尼地震经常都伴随海啸?

USGS网站上关于印尼大地震就有一个综述,其原文如下:

These earthquakes also generally have high tsunamigenic potential due to their shallow hypocentral depths. In some cases, these events have demonstrated slow moment-release, and have been defined as ‘tsunami’ earthquakes, where rupture is large in the weak crustal layers very close to the seafloor. These events are categorized by tsunamis that are significantly larger than predicted by the earthquake’s magnitude.

由于震源深度较浅,这些地震通常具有较高海啸的可能性。在某些情况下,这些事件表现出缓慢的力矩释放,并被定义为“海啸”地震,即在非常靠近海底的软弱地壳层中破裂较大。这些事件按海啸分类,海啸的规模远大于地震震级的预测。

海啸之后的亚齐,印尼,2004年12月。

也就是说这些震源深度比较浅,在大陆架上发生的地震,更容易发生海啸,并且由于破裂面比较大,震级比较高,其海啸产生的破坏性往往远大于地震直接造成的损失。

印尼是一个群岛国家,海湾众多,很多海岸边都是人口高密分布区域,海啸造成的破坏力会被成倍增加,因此印尼对于海啸的预警还是相当重视的,但地势低洼,来不及躲避等都是海啸造成重大伤亡的原因。

参考:

https://www.nature.com/articles/s41561-018-0297-z

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GC009812?af=R

https://zhuanlan.zhihu.com/p/94724016