2015年4月25日尼泊尔中部MW7 .8地震＊

Roger Bilham

（Department of Geological Sciences and CIRES，University of Colorado，Boulder，CO 80309，USA）

2015年4月25日尼泊尔中部MW7 .8地震＊

Roger Bilham

（Department of Geological Sciences and CIRES，University of Colorado，Boulder，CO 80309，USA）

2015年4月25日当地时间12时11分加德满都（Kathmandu）地区发生地震，此次地震对加德满都和尼泊尔（Nepal）整个中部地区造成相当大的破坏。20世纪90年代初期，早在数值定量化分析喜马拉雅山脉（Himalaya）汇聚速率之前[1]，此次地震已经被预测[2-3]。当时并不确定北倾6°的喜马拉雅滑脱构造带上浅部蠕滑行为能否释放积累的挤压应力。自那以后，大量研究[4-6]确认了板块汇聚速率，并且表明了喜马拉雅南部的滑脱构造没有蠕滑行为。导致将来地震发生的应变能将沿着喜马拉雅山脉尼泊尔和中国西藏的边界线南部的闭锁线发展，该闭锁线为微震区域所标示。此闭锁线定义了以18mm/a的速率、无震向西藏南部下方俯冲的印度板块和仅在主要地震中滑动的闭锁的向南滑脱构造的过渡区域。

此次2015年地震的一个显著特征是，地震的破裂发生在闭锁线南部和北部的倾角为6°的滑脱带上，从而释放出了西藏南部下方的应变库中的应变能。向北的扩展增大了预想破裂区的面积。到目前为止，我们认为，滑脱带上所发生的地震的滑动量只限于闭锁线和向南推进100km的山前逆冲带之间的范围内。现在我们猜想，所有喜马拉雅山脉大地震都可能表征了这个较宽区域的滑动，矩震级MW升高了0.1～0.2个单位（根据Feldl和Bilham[7]的概念猜想）。InSAR数据反映出滑脱带之上的地表位移局部超过1.5m（尼泊尔西藏边界向南大致移动了5cm）（图1）。

此次地震的第2个显著特点是尼泊尔特莱平原（Terai plains）北部主山前逆冲断裂（main frontal thrust faults，MFT）没有滑动。山前逆冲断裂（MFT）上的滑移对于印度向北俯冲到喜马拉雅山脉之下是至关重要的，通常认为伴随着所有喜马拉雅大地震的发生。1255年和1344年的两个地震导致了在此逆冲断层带上滑移量增加了3～5m，并且在1934年比哈尔—尼泊尔（Bihar-Nepal）MW8.4地震时该断层再次活化[6]。目前地表滑移量缺失的观点不支持2015年地震是1344年地震的“重复”，并且此次地震的震级也小于之前的地震事件。但是，2015年终止于加德满都北部和附近地区的滑动可能导致南部滑脱带发生蠕滑，从而导致滑动时间延迟。

2015年4月25日的地震和1833年摧毁加德满都的MW7.7地震之间有些引人注目的相似之处。虽然由于1833年在几小时内3次大震的破坏逐渐加重使得1833年的地震破裂带存在很大的不确定性，和最近发生地震一样，1833年地震破坏影响到了加德满都的东部和西部村庄以及北部边界的（中国）西藏村庄。目前此次地震最大滑动量约3.5m，

几乎是完全积累了自1833年大地震后180年来的滑动量。最后，并没有观测到发生1833年地震的山前逆冲断层上存在滑动，对于1833年MW7.7地震，从最大震级下限计算中推断出的，比从缺乏地表破裂的报告推断得到的要多。

对于尼泊尔和印度北部的人们来说，他们十分关注的问题是4月25日地震是作为再次发生MW8～8.4大震的前震的可能性，历史数据表明这个区域有承受能力。引发这种观点的原因是，10%的大震历来前面都有一个大的前震[8]，但是先前发生在喜马拉雅山脉的7.8级地震（1905年坎格拉（Kangra）地震）后面却没有发生一个更大的地震，同样的情况也存在于1833年加德满都北部地震（一个例外的前震存在于有关1866年加德满都南部地震的粗略描述中）。这两个事例不足以构成强有力的证据使人们放弃这种担心，并且认为当前的应变足以再次引发一次与1505年6月6日的地震西端破裂尚不确定的大地震。研究认为，1505年的地震破裂已经损坏了（中国）西藏南部的寺院，并且从尼泊尔中部向西延伸，覆盖了喜马拉雅650km的长度[9]。由于此次地震发生在500年前，我们认为它现在的潜在滑动超过10m，尽管1505年的地震滑动量超过20m的证据说明，1505年的地震不应该在几百年后复发。然而，1505年的巨大破裂带的西端是不确定的，并且与4月25日的破裂带间仍然存在空区，可能还会发生一个MW8地震。

1　死亡人数

截止到5月11日，从倒塌的建筑和滑坡中的死亡人数估计为8 000。但是，基于加德满都和周围乡村建筑物所处的脆弱岩层计算，认为死亡人数将会大量增加。Max Wyss教授估计，如果有超过2 200个受到损害的农村乡镇，死亡总数会超过50 000。他最近的估计结论与10年前基于当时的板块汇聚速率与历史滑动量所预测的模型相符。

2　地震详情

此次地震破裂发生在喜马拉雅山脉底部，最大滑动量约为10英尺，地震类型为纯逆冲型。Gavin Hayes给出的地震矩张量分析表明，此次地震破裂平面几何参数为120km×50km，在破裂面上的最大滑动量为3m，并向震中南部（紫色）和北部（红色）滑动（图1）。此次地震的发生位置基本上与1833年地震相似（1833年3次地震事件的位置存在一定的不确定性），但是，Gurka地区在1833年地震中的受灾情况明显较轻。根据现在所给的GPS板块汇聚速率18mm/a计算得到，1833年的地震破裂带在过去的180年间内被再一次挤压了3.3m。2015年的此次地震可能是局部重复了1833年的地震。

图2显示，破裂前缘从震中以2.5km/s的速度向加德满都移动，共走了90km，在主震发生35s之后，到达了山谷的西部郊区。在那里它减慢至1km/s，是因为在加德满都底部向东破裂了10km。从加德满都山谷中观测到的强震动数据和GPS高采样数据（5Hz）表明：该座城市在5s内被此次地震向上举起60cm，向SSW向移动1.5m，震动速度高达50cm/s。在随后的60s中，山谷沉积以4s的周期和20～50cm的振幅横向振动，导致局部横向扩展（机场附近的地裂缝）（图3），行人很难站立。在没有发生这次地震之前，所有水平地表面以SSW向向下倾斜，但倾角都小于1°。

由图4可知，滑动量最大的地方发生在闭锁线附近，这些闭锁区由震间的微震活动性所刻画，但是，1m的滑动量也传播到了南部和北部。认为1255年、1382年地震与现今1934年、2015年地震序列的几何形态和震级大小关系相似。

通过地表破裂带的缺失现象和破裂终止

在加德满都附近的清晰证据，认为加德满都南部的滑脱带可能受到应力加载而蠕滑。GPS测量已经实施，以便检验上述可能性。1833年地震之后，使加德满都遭受灾难的1866年地震可能释放了相似的地震应力场。

图中紫色区域向南破裂。绿色区域长约40km的震间蠕滑区也向南滑动多达1m（红色）。星号（主震）附近的区域滑动4m，使尼泊尔和中国西藏边界线向南移动图1　此次地震的南北向剖面

图2　Gavin Hayes由此次主震波形计算得到的滑动量分布

3　第3次失去加德满都的标志

比姆森塔（Bhim Sen tower），建于1825年并在1833年的地震后重建。在1934年比哈尔—尼泊尔地震中该塔部分倒塌并被重修，1866年地震中并未受损，但是，在2015年地震中完全倒塌。图5展示了1934年地震前后的比姆森塔，最终在2015年4月25日的地震后此塔的基底成为废墟。1825的塔是一位早期总理建立和命名的两个塔之一。Dharahara塔最近被大多数人所熟知。

图3　机场附近的地裂缝

K表示加德满都谷地。2个虚线定义的区域（椭圆）为1833年地震区域。左下方的黑线表示1255年、1382年、1934年地震的地表破裂带[6]图4　此次地震早期的余震（红色实心圈表示在第1个24小时内的余震）和附近的历史破裂

图5　1934年地震前后的比姆森塔，2015年地震后塔的基底成为废墟

4　下一个地震在哪发生？

将来更大的地震一定发生在加德满都西部区域（图6中的问号），但时间是未知的。研究充分证实了印度克什米尔（Kashmir）地区具备发生一个或多个MW8或更大地震（Mmax＝8.9）的能力[10]。相似地，在喜马拉雅地震带锡金段、不丹段和阿鲁纳段，几百年来没有破裂，GPS数据证实一个潜在滑动正在逐步发展中[11-12]。虽然这些未来地震的破裂时间是不确定的，但是，通过深入了解2015年4月25日的尼泊尔地震，将会对这些位于喜马拉雅弧两端区域的地震孕震过程有一个新的认识。

图6　未来地震的可能情况

在此次尼泊尔地震的3天前，图6在加利福尼亚州帕萨迪纳（Pasadena）市召开的美国地震学会年度会议上进行展示。在2015

年4月25日尼泊尔地震附近标记了一个问号，指出了未来向西破裂程度或者震级的不确定性，事实在3天后得到了证实。

图7　加德满都地区周边的情况

5　珠峰震动但是高度不会变化

2015年4月25日的地震破裂没有靠近珠穆朗玛峰（Everest），但是，从远处破裂传播的弹性应变却向珠峰靠近。图7显示出珠峰位于高度变化零等值线附近。地震中珠峰沉降1～2mm（会使得爬起来略微轻松）。安纳普尔纳峰（Annapurna）区域范围沉降超过10cm，并且加德满都北部群山连同山谷一起沉降超过了70cm。高度的变化导致加德满都北部的河流地势变缓，而加德满都山谷的河流地势轻微增高。

文献来源：MW＝7.8earthquake central Nepal （25April 2015）.（2015-05-12）[2015-05-17].http：∥cires1.colorado.edu/～bilham/2015%20Nepal/ Nepal＿2015＿earthquake.html

（防灾科技学院 黄骥超 崔华伟 万永革 译）

（译者电子信箱，万永革：wanyg217217@vip. sina.com）

参考文献

[1]Bilham R，Larson K，Freymueller J，et al.GPS measurements of present-day convergence across the Nepal Himalaya.Nature，1997，386：61-64

[2]Bilham R.The next great earthquake in the Nepal Himalaya.Himal.Magazine，1994，7（3）：26-30

[3]Bilham R，Bodin P，Jackson M.Entertaining agreat earthquake in Western Nepal：Historical activity and geodetic tests for the development of strain.J.Geol.Soc.Nepal，1995，11（1）：73-88

[4]Ader T，Avouac J P，Liu-Zeng J，et al.Convergence rate across the Nepal Himalaya and interseismic coupling on the Main Himalayan Thrust：Implications for seismic hazard.J.Geophys.Res.，2012，117，B04403.doi：10.1029/2011JB009071

[5]Sapkota S N，Bollinger L，Klinger Y，et al.Primary surface ruptures of the great Himalayan earthquakes in 1934and 1255.Nature Geoscience，2013，6：71-76.doi：10.1038/ngeo1669

[6]Bollinger L，Sapkota S N，Tapponnier P，et al.Estimating the return times of great Himalayan earthquakes in Eastern Nepal：Evidence from the Patu and Bardibas strands of the Main Frontal Thrust.J. Geophys.Res.，2014，119：7123-7163.doi：10.1002/2014JB010970

[7]Feldl N，Bilham R.Great Himalayan earthquakes and the Tibetan Plateau.Nature，2006，444：165-170.doi：10.1038/nature05199

[8]Jones L，Molnar P.Frequency of foreshocks.Nature，1976，262：667-679.doi：10.1038/262677a0

[9]Bilham R，Ambraseys N.Apparent Himalayan slip deficit from the summation of seismic moments for Himalayan earthquakes，1500-2000.Curr.Sci.，2005，88（10）：1658-1663

[10]Schiffman C，Bali B S，Szeliga W，et al.Seismic slip deficit in the Kashmir Himalaya from GPS observations.Geophys.Res.Lett.，2013，40：5642-5645.doi：10.1002/2013GL057700

[11]Drukpa D，Pelgay P，Bhattacharya A，et al.GPS costraints on Indo-Asian convergence in the Bhutan Himalaya：Segmentation and potential for a 8.2＜MW＜8.8earthquake.J.Nepal Geol.Soc.，2012，45：43-44

[12]Vernant P，Bilham R，Szeliga W，et al.Clockwise rotation of the Brahmaputra Valley relative to India：Tectonic convergence in the eastern Himalaya，Naga Hills，and Shillong Plateau.J.Geophys.Res.，2014，119（8）：6558-6571.doi：10.1002/2014JB011196

收稿日期：＊2015-05-19。

中图分类号：P315；

文献标识码：A；doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.05.002