地震学科普之窗(七)——断层面与凹凸体*

大木圣子

(东京大学地震研究所)

地震学科普之窗(七)
——断层面与凹凸体*

大木圣子

(东京大学地震研究所)

所谓地震就是地下岩石沿着地下的断层面快速滑动。正如其名称一样，“断层面”是“面”而不是“点”。但在地图上标绘震源时，使用的却是“●”或“★”，为什么不标成面呢?

1 正断层、逆断层、走向滑动断层

大地君我们学过，所谓地震，就是地下岩石沿着地下的断层面快速滑动。但为什么当我们标绘震源时，通常习惯用点来表示呢?如果用面不是更好吗?

莱助教你发现了一个很有意思的问题，在解释理由之前，我们先学学关于断层类型的知识。

莱先生在白纸板上画出了一个层状的立方体(图1)。

莱助教这形状好像一块魔芋吧。如果将它斜着切开，从两边挤压会怎样呢?

大地君从图上来看，我觉得右边会上升。

莱助教那么，放松压力，这次向两端拉伸呢?

大地君右侧就会落下来。

莱助教对，这就是作用于断层上的力与断层运动的关系。魔芋块就好比岩石，横切就是在断层面两侧的岩石上施加力。我们把相互挤压力产生的地震叫逆断层型地震，把相互拉伸力产生的地震叫正断层型地震。还有，从自己所在的岩石一侧看，对方的基岩向右滑动的叫右旋断层，向左滑动的叫左旋断层。

2 断层面的滑动分布与凹凸体

大地君新的问题又出现了。那么大范围的断层滑动时，会一齐活动吗?发生地震的断层面不可能是断面齐齐地呈长方形状沉降或上升，断层的两端应该与滑动地面连接着。

莱助教今天你总是不断提出尖锐的问题呀。就像刚才说的，不会是一齐滑动的，破裂是从某一个点开始，之后逐渐向外扩展传播，直到停止。

大地君破裂是从断层的某一个点开始、传播、停止。如果持续观察，我们看到的地震发生的瞬间就是这样。

莱助教对，断层面各处并非都是均匀地滑动。图1中，断层面的各点都是同量、同向运动的吗?实际上这种情况是不会发生的。2008年中国的汶川地震就是例证。8.0级地震算是内陆地震的最大规模了。从断层端开始的破裂，向北东方向传播，最终造成250 km的破裂，这几乎是断层的全长了。

图1 断层的类型

大地君250 km呀，差不多是东京到名古屋的距离了。

莱助教可以说是“东京到名古屋的整个区域都在震源区的正上方”了。

大地君这么大的地震呀，要达到8.0级了吧。

莱助教这么大范围的断层面究竟会怎样滑动呢?可以说，平均都在数公里。断层整体不是均匀活动的，在破裂传播过程中，有时会出现某些地方1m、某些地方9m的滑动，另有许多地方的滑动也不完全如此。

大地君还会出现滑动长达9m的地方?

莱助教这是最大滑动量了。我们把断层面活动的长度称之为“滑动量”，但由于断层过长，其活动结果也可分成两部分。可以通过解析观测到的地震波，来研究地下断层面的某部分是怎样滑动的。我们把这样得到的图像叫做“滑动分布”(图2)。

图2 中国四川汶川地震断层面上的滑动分布。★为破裂开始的位置。箭头表示断层的上侧面与下侧面是怎样活动的。在深红色部分有9m的滑动。(解析结果:Koketsu et al.，2010)

大地君就像是等高线一样。这些明显的地方是滑动很大的地方吗?

莱助教是的。我们把这些明显的地方称之为“凹凸体”。

3 凹凸体与地震的复发

大地君用“●”和“★”表示震源，是因为通过计算机自动处理迅速得到的信息是点。专家们要通过准确分析地震波，搞清破裂从哪开始、向哪个方向扩展传播，以及断层面的哪个部位发生了怎样的滑动。

新堂教授对。绘制出的断层面图不能只是给出陆地上发生的“内陆地壳内地震”的画面。还有海洋板块向陆地板块下俯冲时发生的“板块边界地震”，那么，这种地震的断层面在哪里呢?

大地君就是海洋板块和大陆板块的边界面本身。我们学过，在因巨大压力而紧紧附着的边界面，由于海洋板块自身俯冲的原因以及相互推挤力的作用，逆断层型的地震多发。

新堂教授是的，也有例外，但大多是逆断层型的。我们把紧紧附着叫做“粘着”。顺便还想提一个问题，海洋板块经常移动，即使是紧紧附着的“粘着区”也会有突然分开的活动，这就会发生地震。你能用凹凸体解释“经常移动却紧紧附着”这个现象吗?

大地君嗯，就是说板块边界面是紧紧粘在一起的，如果它们突然分开的话，就是发生了特大地震，对吧?有些地方经常活动，有些地方粘在一起，这样周围就会不停地运动，所以，在粘着区就会积累应变，到一定程度，那里就会突然裂开，发生地震。这种粘着区大概就是板块边界地震的凹凸体吧。

新堂教授回答正确。研究追溯地震历史，我们就可以明白，各个凹凸体的大小对于反复发生的地震起着决定性作用。关于板块边界地震，无论是地震发生的地点还是范围，人们的认识都在逐步加深。

断层面的岩石破裂引发地震。通过研究地震波，可以仔细分析并再现破裂模式和断层面的走滑运动。不仅如此，关于板块边界地震，还可以搞清发生地震区域的凹凸体的地点和大小以及相同的凹凸体反复引发地震的问题。我要向“波形分析”挑战了。

图3 板块边界地震的凹凸体

(原图均为彩图)

摘译自:日本《地震本部新闻》2010年11月号原题:謎解き地震学

网址:http:∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp/ul/nazotoki/nazotoki_11.pdf

(北京市地震局彭岩译;卢振恒校)

(译者电子信箱，彭岩:pybj1201@yahoo.com.cn)

P315;

E;

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.02.007

2011-12-05。