2015年4月25日尼泊尔8.1级特大地震科学问题探讨

刘吉夫 石 瑶 邓志飞

（中国北京100875北京师范大学减灾与应急管理研究院）

2015年4月25日尼泊尔8.1级特大地震科学问题探讨

刘吉夫 石 瑶 邓志飞

（中国北京100875北京师范大学减灾与应急管理研究院）

2015年4月25日14时11分（北京时间），尼泊尔发生8.1级特大地震，截至4月29日，地震造成5 200多人死亡。地震引发的雪崩、滑坡、泥石流等次生灾害非常严重，致使尼泊尔8.1级特大地震具有“震级大，余震少，救援难度大，影响范围广”的灾害特点。本文通过跟踪分析研究地震暴露出来的种种现象和问题，探讨了隐藏在现象和问题背后的几个主要科学问题，即地震成因问题，宏观震中问题，地震是否预测的问题等，旨在抛砖引玉，共同推进地震科学研究向前发展。

特大地震；地震成因；宏观震中；地震预测；尼泊尔

0 引言

2015年4月25日14时11分（北京时间），尼泊尔发生8.1级特大地震，震中位于加德满都和博克拉之间，距离中国最近距离不足50km。本次地震震源深度相比历史上在尼泊尔及其周边发生过的多次强震而言，属于浅源地震，因而对尼泊尔、印度和中国造成极大破坏。据尼泊尔内政部公布的数据，截至4月29日，地震已造成5 200多人死亡，超过1万多人受伤，尼泊尔全国近1/4人口成为灾民。地震造成中国25人死亡，4人失踪，印度61人死亡。强震波及珠穆朗玛峰，引发雪崩等次生灾害，导致部分营地被埋。强震导致的滑坡、泥石流、冰湖等次生灾害致使中国、尼泊尔等高海拔山区交通中断，成为“孤岛”。尼泊尔地震灾害特点，可以借用中国汶川8.0级地震来概括：震级大，余震少，救援难度大，影响范围广。

尼泊尔8.1级特大地震发生后，中国、印度、美国、法国、日本等国家派出重装救援队参与抗震救灾。许多非政府组织也迅速行动，奔赴尼泊尔地震灾区参加抢险救援。联合国在尼泊尔的协调办公室发挥独特优势，组织协调各国救援力量，争分夺秒，分片推进，最大限度挖掘和抢救幸存者。可以说，尼泊尔地震又一次将全世界的手紧紧握在一起了。

除了上述地震灾害特点和因地震给世界来许多改变外，作为科学工作者，我们更应该关注本次地震的科学问题。这些科学问题对于中国和尼泊尔的地震科学研究，乃至青藏高原、地中海—喜马拉雅地震带的地震科学研究都将起到有力的推动作用。

1 地震成因

地震成因对于抗震救灾、恢复重建以及地震危险性分析等具有重要意义，可以说，它是解开尼泊尔8.1级特大地震奥秘的一把关键钥匙。

首先，我们从尼泊尔所处大地构造背景讨论地震成因问题。从大地构造角度看，尼泊尔8.1级特大地震无疑是印度板块向北与欧亚板块俯冲、碰撞挤压造成的结果。这两个板块从距今约（55—65）Ma开始不断碰撞挤压，最终形成现在著名的北西—南东方向展布的喜马拉雅构造带（Pearson，2005）（图1）。

喜马拉雅构造带至今仍处于强烈推挤过程中，由主中央逆冲断裂（MCT）、主边界逆冲断裂（MBT）和主前缘逆冲断裂（MFT）组成，三者自北往南依次分布。MCT动在距今（30—23）Ma前已经活动，晚中更新世—上新世时，缩短作用向南发展到MBT，上新世—全新世又发展到MFT。可以看出，喜马拉雅构造带是一个由北向南发展的前展式逆冲断裂系。MBT和MFT晚第四纪以来仍在活动，尤其是其南部最新活动边界MFT活动性最强（邓起东，2014）。

图1 尼泊尔地质构造 （引自Pearson，2005）Fig.1 Geological structure map of Nepal （quoted from Pearson，2005）

那么，问题就来了，尼泊尔8.1级特大地震的发震断层在哪里？是由哪条逆冲断裂引起抑或形成于3条逆冲断裂共同组成的滑脱面呢（图2）？

震源机制解往往能初步回答这个问题。中国地震局地球物理研究所公布的尼泊尔8.1级特大地震的震源机制解认为，规模最大、最主要的一次破裂事件是由西北向震中东南方向传播（中国地震局地球物理研究所，2015）。这意味着地震破裂基本沿喜马拉雅构造带方向发展。而中国地震局地质研究所公布的震源机制解显示，主破裂面走向为289.3°，最大滑动量为5 m，发震断层面上的破裂主要集中于初始破裂点东侧区域，也就是说，破裂由西向震中东部发展，最大破裂发生在震中东部（中国地震局地质研究所，2015）。这是不是意味着，除了北西—南东向的MCT、MBT、MFT等已知大型逆冲断裂有可能是发震断层外，还可能存在不为人知的近东西向隐伏发震断层？

图2 尼泊尔加德满都地区大地构造剖面（引自Pearson，2005）（图示MCT、MBT、MFT在地壳深部形成一条巨大的滑脱面）Fig.2 Tectonic structure profle of Kathmandu region （quoted from Pearson，2005）

Dixit、Kayal和焦立果等证实这种可能性很大。Dixit通过研究尼泊尔历史地震与逆冲断裂的关系发现，这些地震与逆冲断层的活动密切相关，地震活动分布在主要逆冲断层之间的地壳构造区内平行构造上，以及构造区内的横向构造上（Dixit，1998）。Kayal则通过喜马拉雅构造带内地震精定位研究，发现大量地震的震源深度小于30km，特别丛集在10—20km深度的高角度逆冲断层附近。结合一些地震的震源机制解分析表明，有一部分强震的确发生在与喜马拉雅构造带横交的构造上（Kayal，2001）。焦立果等（2014）通过计算中国大陆及岩石圈磁场分布，也得到类似结论。

我们将此次地震中房屋破坏、人员伤亡及地震导致的次生地质灾害数量最多的区域连成一条线，发现这条近东西向的连线从尼泊尔博克拉一直延伸到中国定日县绒辖乡，因此可以推测，是近东西向隐伏断层产生的地震动作用导致这种震害结果。而该隐伏断层的具体位置，需要后期开展科学考察才能定论。

由此可见，尼泊尔8.1级特大地震成因复杂，将是一项有趣的前沿研究课题。

2 宏观震中在哪里

在尼泊尔8.1级地震烈度分布图正式公布以前，宏观震中位置是一直困扰广大地震学家、救援专家以及决策者的一个难题。只有知道破坏最严重的地方在哪里，救援力量才能知道往哪里集中开展生命搜救工作；政府部门才能知道救灾物资最需要优先调往哪里；科学家才能知道，本次地震最大烈度分布在哪里。

从目前掌握的情况来看，加德满都谷地西南边灾情很严重，80%的房屋遭到破坏，死亡2 000多人。据联合国在尼泊尔的协调办事机构现场调查结果，震中附近博克拉、Lamjung等地灾情也很严重。中国西藏自治区抗震救灾指挥部发布的信息显示，位于中尼边境的吉隆县吉隆镇、聂拉木县樟木镇破坏严重，而且地震导致山体滑坡等次生地质灾害严重，致使樟木镇一直处于与外界失联的孤岛状态。

根据中国科学院、国土资源部以及美国NASA的遥感分析和现场调查结果，沿着中尼边境，尤其是从尼泊尔博克拉到中国定日县一线，地震导致的次生地质灾害相当严重，地表破裂发育，说明宏观震中至少应该在中尼边境上。加德满都谷地和博克拉市就损坏程度分析，应该也算宏观震中。因此，本次尼泊尔地震宏观震中应该有3处，即加德满都、博克拉及中尼边境。通过科学考察，宏观震中可以确定下来。

中国汶川地震的经验教训仍然让人记忆犹新。只有知道宏观震中在哪里，黄金72小时救援法则才可以拯救更多生命。因此，科学、准确、快速判断大地震的宏观震中位置，将会挽救无数人的生命。解决该科学问题具有更为重要的现实意义。

3 本次地震被预测了吗

尼泊尔8.1级特大地震发生后，很多新闻媒体报道说早有专家准确预测了此次地震的发生，下面就此详细探讨。

喜马拉雅构造带的地震活动性一直是该地区的一个研究热点。因为1505年尼泊尔8.2级地震发生后，地震学家们一直在争论，争论的焦点是，喜马拉雅构造带中段地壳应力是否已经完全释放完毕。

就此先简要回顾喜马拉雅构造带的强震活动情况。从1505年至今的500多年间，自北部的巴基斯坦到东南部的中国西藏，喜马拉雅构造带共发生7次8级以上强烈地震（不含本次地震）（图3），其中影响最深远的地震是1505年尼泊尔8.2级地震，研究程度最深的地震则为1934年尼泊尔—比哈尔8.2级地震。1934年8.2级地震造成尼泊尔和印度两国巨大人员伤亡和财产损失。很多科学家在地震带开展地震活动性、地震危险性研究，并争相预测下一个地震的发生时间和地点。

图3 喜马拉雅构造带历史地震分布（引自SRIVASTAVA，2013）Fig.3 Distribution map of historical earthquakes in Himalayan Tectonic Belt （quoted from SRIVASTAVA，2013）

真正引爆争论的则是2001年发表在《Science》上的一篇文章。作者Biham认为，1505年地震能量并未完全释放，在喜马拉雅构造带逐渐形成一个巨大地震空区（称为中央地震空区）（图4），在该地震空区有可能发生8级以上强烈地震（Bilham，2001）。从图4可以看出，这次尼泊尔8.1级特大地震的确发生在Biham于2001年划定的地震空区附近。

邓起东（2014）通过分析青藏高原地震活动特征，认为1900年以来，青藏高原地震具有丛集性，期间共经历3次地震活动高潮，分别为1920—1937年、1947—1976年和1995年至今。每一次高潮期均有1个或多个8级以上大地震发生（图5）。据此，邓起东认为，青藏高原将会有多次7级以上地震发生，当然，其关注重点是青藏高原中国境内的地震活动性。

那么，尼泊尔8.1级特大地震的发生是意味着青藏高原第3次地震活动高潮的结束，还是意味着第4次地震活动高潮的开幕？这是值得深入探究的问题。

2015年，《Science》又抛出重磅文章《New jitters over megaquakes in Himalayas-Large earthquakes in teeming region could strike anywhere，anytime》（Pulla，2015），文章认为，在喜马拉雅狭长的构造带上，8级以上地震随时随地会发生，结果不幸被言中，文章刊出后不久，尼泊尔8.1级地震如期而至。

Kayal（2001）认为，尼泊尔东部（85°—88°E）和西端（82°E以西）的地震活动尤其活跃，中部（82°—85°E）不太活跃，而本次地震恰恰发生在尼泊尔中部。

图4 1505年尼泊尔8.2级地震后形成的中央地震空区（引自Bilham，2001）Fig.4 Central seismic gap formed after 1505 Nepal M8.2 earthquake （quoted from Bilham，2001）

图5 青藏高原7级及7级以上地震时序［据（邓起东，2014）稍作修改］Fig.5 Sequence chart of Qinghai-Tibet Plateau earthquakes of M7 or above（slightly modifed based on Deng Qidong，2014）

在地震预测中，地震发生的时间、地点和震级三要素都齐备才算完美，但由于地震成因的复杂性，要实现准确预测还要走相当长的路。因此，尼泊尔8.1级大地震从地震三要素来说，未被成功预测。不过，此次尼泊尔8.1级特大地震为广大科学家提供了研究地震的绝佳机会。相信随着研究的不断深入，将会解释更多的地震预测问题。

4 讨论

尼泊尔8.1级特大地震的发生引出许多科学问题，实际上，除了上述提到的科学问题外，还有一些问题值得探究，比如，地震导致的滑坡和雪崩问题。地震导致的雪崩发生在海拔6 000 m以上地区，还有没有其他类似的地震案例？地震导致滑坡的概率随着海拔高度升高而降低，那么，地震导致滑坡的极限海拔高度到底是多少？可以说，尼泊尔8.1级地震是一本鲜活的地震科学教材，展现出的很多现象都值得探究，揭示的问题值得一一深挖细耕。相信随着对尼泊尔8.1级特大地震的逐步深入研究，神秘面纱终将被揭开。

邓起东，程绍平，马冀，等.青藏高原地震活动特征及当前地震活动形势［J］.地球物理学报，2014，57（7）：2 025-2 042.

焦立果，陈化然，高孟潭.中国及邻区卫星岩石圈磁场与近10年地震活动性［J］.地震地磁观测与研究，2014，35（1/2）：97-103.

中国地震局地球物理研究所.2015年4月25日尼泊尔8.1级地震［EB/OL］.http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/272110.shtml.

中国地震局地质研究所.2015年4月25日尼泊尔M8.1地震震源破裂过程［EB/OL］.http://www.eq-igl.ac.cn/contents/43/3262.html.

Bilha m R，Gaur V K，Molnar P.Earthquakes Himalayan seismic hazard［J］.Science，2001，293（5 534）：1 442-1 444.

Dixit A M.尼泊尔的地震危险和危害管理//日本东京大学工业科学研究所国际减灾工程中心编，傅征祥，刘杰，杨满栋等译校，亚洲太平洋地区国家地震危害管理——全球地震安全促进会工作组会议论文选［C］.北京：地震出版社，1998：121-129.

Kayal J R.Microearthquake activity in some parts of the Himalaya and the tectonic model［J］.Tectonophysics，2001，339：331-351.

Pearson O N，Celles P G.Structural geology and regional tectonic signifcance of the Ramgarh thrust，Himalayan fold-thrust belt of Nepal ［J］.TECTONICS，2005，24：1-26.

Pulla P.New jitters over megaquakes in Himalayas［J］.Science，2015，347（6 225）：933-934.

SRIVASTAVA H N，BANSAL B K，VERMA M.Largest earthquake in Himalaya: an appraisal［J］.Journal Geological Society of India，2013，82：15-22.

Several scientific problems revealed from 2015 great earthquake in Nepal

Liu Jifu，Shi Yao and Deng Zhifei
（Academy of Disaster Reduction and Emergency Management，Beijing Normal University，Beijing 100875，China）

On April 25，2015 （Beijing time），the great 8.1 earthquake occurred in Nepal，as of April 29th，the earthquake killed more than 5 200 people，more than ten thousand people were injured.Avalanches，landslides，debris fow and other secondary disasters caused by the earthquake are very serious.The disaster characteristics of the great Nepal earthquake were “large magnitude，less aftershocks，diffcult rescue，and wide affecting range”.In this paper，various phenomena and problems exposed from the great earthquake are analyzed.And several major scientifc problems hidden behind the great earthquake，namely the causes of earthquakes，the macro epicenter problem，the earthquake prediction problems are studied，aiming to initiate，to jointly promote the development of earthquake science research.

great earthquake，seismogenesis，macroscopic epicenter，earthquake prediction，Nepal

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.002

刘吉夫（1968—），男，北京师范大学副教授，博士生导师，主要研究方向为地震灾害损失评估及应急。E-mail：liujifu@bnu.edu.cn

国家科技支撑计划项目（2012BAK10B03）和中央高校基本科研业务费专项资金资助

本文收到日期：2015-05-25