中國地震局地球物理研究所 韓立波
1960年5月22日19時（UTC時間），智利瓦爾迪維亞（Valdivia）突然遭受一次特大地震襲擊，造成廣泛的破壞。這次被稱為“智利大地震”的特大地震的震級高達Mw9.5，是20世紀以來最大的地震，也是有儀器記錄以來威力最大的一次地震。60年過去了，圍繞這次特大地震的科學研究和探索，始終沒有停止。
1．這次地震到底有多大？
地震發(fā)生后，人們首先關注的問題之一就是這次地震有多大？震級是用來衡量地震釋放能量大小的量表，這個量表上增加兩個點，相當于能量增加1000倍。也就是說，一次7.0級地震的能量是5.0級地震的1000倍、約為6.0級地震的32倍。智利大地震的震級MW（矩震級）為9.5，而中國地震臺網(wǎng)目錄給出的震級MS（面波震級）為8.5，這種同一個地震的震級大小上的明顯差距，問題出現(xiàn)在哪里？
原來，根據(jù)震級的測定方法劃分，震級可以分為兩類。一類是傳統(tǒng)震級，用不同類型地震波（P 波、S 波或面波）的振幅A和周期T測定的震級，包括地方性震級、面波震級、體波震級等；另一類是現(xiàn)代震級，包括矩震級和能量震級。
傳統(tǒng)震級測量相對方便，但存在“震級飽和”現(xiàn)象，也就是說，當?shù)卣鹚尫诺哪芰吭龃蟮臅r候，測量出的震級卻不再增大。因此面對大地震時，采用這些震級標度會低估地震的能量。而現(xiàn)代震級測定方法可以避免震級飽和現(xiàn)象，但測量方法相對復雜，有時在很短的時間內(nèi)不能及時測定，在這種情況下仍需采用傳統(tǒng)震級對外發(fā)布。按照《地震震級的規(guī)定》（GB 17740-2017），雖然地震臺網(wǎng)應測定可能測到的所有震級，但在進行地震信息發(fā)布時，一個地震只能采用“震級優(yōu)選”的方法選擇一個震級予以發(fā)布?！罢鸺墐?yōu)選”的方法為：①矩震級作為首選震級；②如果不能及時測定出矩震級，按順序選擇面波震級、體波震級、地方震震級。
中國地震臺網(wǎng)為了及時測定發(fā)布震級，對于這樣的大地震，利用記錄到的面波振幅和周期，測定并發(fā)布了其面波震級，給出其面波震級 MS=8.5。其他機構如美國地質調(diào)查局（USGS）則利用其它方法測定了此次地震矩震級為MW=9.5，成為人類已知的最大地震。
2．發(fā)生背景
地震并非隨處發(fā)生，絕大多數(shù)的大地震集中分布在幾個地震帶內(nèi)，其中，環(huán)太平洋地震帶集中了全球大多數(shù)地震，1960年智利大地震就是發(fā)生在環(huán)太平洋地震帶的南美洲西海岸地區(qū)。
環(huán)太平洋地震帶主要是由于太平洋板塊向環(huán)太平洋周邊地區(qū)的很多板塊俯沖造成的。所謂俯沖，是由于一個板塊向另一個板塊下方運動而發(fā)生在構造板塊匯合邊界的運動過程，發(fā)生這種現(xiàn)象的區(qū)域也被稱為俯沖帶。俯沖帶因為其結構和運動方式允許在積累更多的應力集中釋放，所以會產(chǎn)生地球上最強烈的地震，二十世紀10次最強烈的地震中，有9次是這種成因類型的地震，包括此次1960年智利大地震。
1960年智利大地震是由納斯卡板塊向南美板塊下俯沖造成的。納斯卡板塊是位于南美洲西海岸外的東太平洋盆地的大洋性構造板塊，南美板塊則是包括南美洲大陸和大西洋海床的大構造板塊，由于納斯卡板塊在南美板塊下沿智利-佩魯海溝俯沖，導致應力的釋放而引發(fā)了這次迄今震級最高的大地震。
圖1 納斯卡板塊向南美板塊俯沖的示意圖
3．災害情況
智利大地震持續(xù)了11至13分鐘，影響智利全境及周邊國家，震害面積超過40萬平方千米。地震造成瓦爾迪維亞的電力和供水系統(tǒng)被完全摧毀，該鎮(zhèn)火車站和約40%的房屋被毀。
雖然地震造成了巨大的破壞，但造成更大破壞的是由此產(chǎn)生的海嘯或巨浪。智利海岸受到局部海嘯的嚴重沖擊，海嘯最高達25米。地震和引發(fā)的海嘯造成智利南部地區(qū)數(shù)萬人死亡和失蹤，200萬人無家可歸，經(jīng)濟損失5.5億美元。海嘯還橫跨太平洋，影響了夏威夷、日本、菲律賓、新西蘭東部、澳大利亞東南部和阿留申群島。當它到達夏威夷時，海浪的最高高度仍有10.6米，僅在夏威夷主島希洛灣就造成了2400萬美元的損失。地震后22小時左右，高達8.1米的海浪襲擊了日本，造成日本的本州、北海道等地都遭到了極大的破壞，幾千所住宅被沖毀，2萬多畝良田被淹沒，15萬人無家可歸……。大海嘯還波及了俄羅斯、菲律賓群島、新西蘭東部、澳洲東南部等地。
此次地震還造成了數(shù)座火山爆發(fā)。地震發(fā)生38小時后，智利洛斯拉戈斯地區(qū)沉寂了近40年的科頓-庫爾勒火山爆發(fā)。一些地震學家認為，這次火山噴發(fā)與瓦爾迪維亞地震有密切關系。
4．科學啟示
盡管這場大地震造成了嚴重的人員傷亡和災害損失，但相比其巨大的震級，傷亡人數(shù)仍低于預期。雖然建筑物受到了嚴重破壞，但只有極少數(shù)建筑物倒塌，這是由于智利的許多建筑都是嚴格按照抗震標準而建的、在保護人員方面功不可沒?？梢?，加強抗震設防，防止建筑物在地震中倒塌是減少人員傷亡的關鍵環(huán)節(jié)。特大地震雖然是罕遇事件，仍需要公眾嚴格執(zhí)行相關的法律法規(guī)，不可因大地震屬于小概率事件而心存僥幸，更不可自認為遠離地震帶而麻痹大意。
此次地震引發(fā)的海嘯造成的嚴重災害遠遠大于地震造成的直接災害損失和破壞。而最近的2004年蘇門答臘地震、2011年東日本大地震都說明了大地震造成的海嘯存在巨大威脅。不幸的是，受到當時全球尚未建立有效的地震海嘯預警系統(tǒng)等條件的限制，智利大地震并沒有在地震之后發(fā)出海嘯預警。如果部署有適當?shù)膬x器與防震通信網(wǎng)絡一起使用，以實時計算地震位置和震級并發(fā)出海嘯預警，將可極大地降低災害損失。
在此次1960年智利大地震之前，發(fā)生了兩次7級以上的前震活動。無獨有偶，2014年智利伊基克（Iquique）8.1級地震（矩震級）震前也出現(xiàn)了前震活動。這些巨震之前的高震級前震活動和隨后大地震之間的關聯(lián)仍然需要深入研究。
圖2 智利北部納斯卡大洋板塊和南美大陸之間的俯沖帶示意圖，圖中的地球表面各裝置均為IPOC觀測站的不同組成部分。
近年來，智利已聯(lián)合德國、法國等國家建立了智利板塊邊界綜合觀測站（IPOC, http://www.ipoc-network.org），專門研究智利大陸邊緣的地震和變形、完善對地震物理過程的理解，并幫助開發(fā)新一代的危險評估和預測工具。可以期待，隨著現(xiàn)代觀測網(wǎng)絡的不斷完善和研究的不斷深入，人們對地震規(guī)律的科學認識水平和地震災害風險防治的能力也會得到不斷提高和加強。
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