2009年9月印度尼西亞巴東地震*

John McCloskey1），Dietrich Lange2），F(xiàn)rederik Tilmann2），Suleyman S Nalbant1）Andrew F Bell3），Danny Hilman Natawidjaja4）and Andreas Rietbrock5）
1）Environmental Sciences Research Institute，School of Environmental Sciences，University of Ulster，Coleraine BT52 1SA，Northern Ireland
2）Bullard Laboratories，Department of Earth Sciences，University of Cambridge，Cambridge CB3 0EZ，UK
3）School of Geosciences，University of Edinburgh，Edinburgh EH9 3JW，UK 4）Indonesian Institute of Sciences，Bandung 40135，Indonesia
5）Department of Earth and Ocean Sciences，University of Liverpool，Liverpool L69 3GP，UK

編者：2009年9月30日，印度尼西亞巴東市發(fā)生7.6級地震。之后，印度尼西亞又接連遭受了幾次強震襲擊，如2009年12月23日6.1級、2010年3月6日7.1級、2010年4月7日7.8級和2010年5月9日7.4級地震。2010年6月16日一天之內(nèi)，印度尼西亞又接連發(fā)生了3次地震，震級分別為6.3級、7.0級和6.3級。2010年2月，由John McCloskey領(lǐng)軍的一個科學(xué)家團(tuán)隊就2009年9月巴東地震致函英國《自然—地球科學(xué)》雜志（Nature Geoscience），題為：The September 2009 Padang Earthquake。信中提出警告：印度尼西亞蘇門答臘沿海地區(qū)或?qū)l(fā)生引發(fā)巨大海嘯的強烈地震，其災(zāi)害程度足以造成與2004年南亞大海嘯相匹敵的慘重傷亡，提醒居民要為更加強烈的地震來襲做好準(zhǔn)備。為此，“Nature Geoscience”特發(fā)表了一篇社論，題為：Earthquakes off Sumatra（見本期譯文“蘇門答臘近海地震”）。

下邊是John McCloskey等致“Nature Geoscience”的信函譯文。

致編者——2009年9月30日，一次MW7.6級地震襲擊了印度尼西亞巴東市。盡管震級不小，但此次地震未能使巽他大型逆沖斷層（Sunda megathrust）破裂，也未能明顯釋放Mentawai區(qū)段上200年來積累的應(yīng)力。該大型逆沖斷層的應(yīng)變能變化趨勢基本上沒有改變，Mentawai區(qū)段上的巨大（MW＞8.5）海嘯地震威脅絲毫沒有降低。

有85萬人口的巴東市就位于巽他俯沖帶上方，即澳大利亞板塊向歐亞板塊俯沖的地方。2004年末以來，一系列地震事件使得從安達(dá)曼群島至巽他海峽長約2 500 km的板塊邊界破裂，其中第一次地震還引發(fā)了2004年的印度洋海嘯。只有約300 km的巽他邊緣，即Mentawai段，在過去的5年中沒有斷裂（圖1a）；巴東市的一側(cè)正對著這一區(qū)段。

圖1 蘇門答臘的大型逆沖斷層。（a）1797年以來西蘇門答臘大逆沖型地震的滑移歷史。歷史地震輪廓用線框標(biāo)出?；品植迹ㄉ珮?biāo)）顯示出2005年和2007年事件（震中用彩色五角星標(biāo)出）的地震滑移總量（據(jù)文獻(xiàn)［1］）。紅色五角星代表巴東地震震中。震源機制（黑白“海濱球”）用視圖形式給出。（b）板塊耦合分布［2］（色標(biāo)）；預(yù)計高耦合區(qū)可能會在地震期間經(jīng)歷最大滑動。（c）圖a虛線框內(nèi)大型逆沖斷層上分解出的來自巴東地震的庫侖應(yīng)力（CS）。我們考慮了沿東-西破裂面的作用機制，分解出作用于板塊界面上的應(yīng)力，該板塊界面被模擬成一個在12°從海溝傾斜190 km、在25°向蘇門答臘海岸下東北方繼續(xù)傾斜的平面。所用的摩擦系數(shù)為μ=0.4；敏感度測試表明這一選擇無關(guān)緊要。應(yīng)力值變化范圍從震源正上方的大約-8 bar（強弛豫），到數(shù)十公里外的西北和東南部的3 bar（中等程度的加載）。應(yīng)力標(biāo)度在0.2 bar處被截斷，以顯示出較小的應(yīng)力值。朝海溝方向的應(yīng)力通常會降低，在Siberut島應(yīng)力值雖小但負(fù)值很低，此處就是預(yù)計地震危險性最高的地區(qū)。震源機制已被旋轉(zhuǎn)，以校正板片的局部傾斜；假使板片沒有變平或從未俯沖的話，那么這就是我們所得到的震源機制 （注：原圖為彩圖）

Siberut是Mentawai群島中最大的一個島嶼，其下方的巽他大型逆沖斷層自1797年大地震（MW8.7）以來還未曾破裂過，當(dāng)時長達(dá)10 m的滑移引發(fā)了海嘯，并淹沒了巴東及其附近海岸［1］。這一大型逆沖斷層在此處呈強烈耦合（圖1b），并儲存了幾乎全部約5 cm的年板塊匯聚。1797年釋放的應(yīng)變超過了補充的應(yīng)變［2］。而且，最近在其南邊和北邊發(fā)生的地震使該閉鎖區(qū)段加載，并提高了再次發(fā)生大地震的危險性［3］。Mentawai區(qū)段已接近破裂。預(yù)報顯示下一次Mentawai地震將會在蘇門答臘沿岸地區(qū)產(chǎn)生強烈震動，而且很可能引發(fā)海嘯。其災(zāi)害程度足以造成與2004年印度洋海嘯相匹敵的慘重傷亡［4］。

最初的估算顯示2009年9月巴東地震的震源位于該城西-西北方向60 km，在閉鎖區(qū)段的東緣，深度80～90 km。主震后又發(fā)生了幾次可定位的余震。利用最近布設(shè)的一個密集型流動地震臺陣確定了巴東城下的板塊幾何學(xué)特征［5］。垂直于海溝的剖面顯示巴東地震及其余震的震源位于澳大利亞俯沖板片的Wadati-Benioff帶的下部內(nèi)；該地帶的上界一般與海洋地殼相連［6-7］。因此，巴東地震可能使澳大利亞板塊的地幔破裂。

雖然從視圖上看矩心矩張量解（CMT）給出的結(jié)果是傾斜逆沖型地震，但從板塊界面的平面視角看（圖1），震源機制解似乎呈現(xiàn)出略微傾斜的走滑型事件，與入侵海床的破碎帶形成一條直線（圖1），沿東-西平面為右旋運動，沿南-北平面則是左旋運動。從地震學(xué)角度區(qū)分這些平面非常困難；我們觀測不到明顯的方向性效應(yīng)，而且波形似乎與任何一個機制都相符［8］。然而，主震和余震的相對位置沿對應(yīng)于東-西平面的滑動矢量方向延伸得更長，所以這一機制得到了略微多一些的認(rèn)可。為此，我們假定這次地震事件使東-西平面破裂，但在適當(dāng)情況下顯示出共軛面的計算結(jié)果。

由體波位移地震記錄校驗得出的震源持續(xù)時間表明破裂持續(xù)時間僅為～10 s，對于如此規(guī)模的地震而言這個時間非常短。震源持續(xù)時間短會增加高頻能量，因此，產(chǎn)生的加速度比其他類似規(guī)模地震的都高，這也可能是在巴東地區(qū)造成毀滅性破壞的原因。我們計算了垂直海底位移，發(fā)現(xiàn)兩種震源機制的最大位移都是～9 cm，這么小的位移還不足以引發(fā)大海嘯。

巴東地震發(fā)生在2005年和2007年大逆沖型地震之間的下傾方向上，但引發(fā)此次地震的破裂與這兩次地震的關(guān)系卻并不是很大；震源上的交互應(yīng)力加載總共只有0.05 bar（南-北平面為0.14 bar）。然而，此次地震對這一大型逆沖斷層的后負(fù)載在局部要強烈得多（圖1c）。由于可能的破裂面和大型逆沖斷層的深度和方向不同，所以應(yīng)力分布非常復(fù)雜，空間上多變，界面上局部深度范圍內(nèi)應(yīng)力很強，但朝海溝方向通常會減弱，此處應(yīng)力值接近零，且主要為負(fù)應(yīng)力。

對這樣一個復(fù)雜多變的應(yīng)力場作出解釋非常困難，因為其潛能取決于斷層上絕對應(yīng)力現(xiàn)狀的某些未知細(xì)節(jié)，但對于西蘇門答臘的這一大型逆沖斷層而言，這種狀態(tài)可由均勻加載條件下的板塊耦合分布推測到一階近似。審視圖1（b、c），我們會發(fā)現(xiàn)在計算出的交互應(yīng)力很強的地方，板塊界面耦合較弱，意味著地震成核威脅較低，觸發(fā)潛勢較低。相反，在呈現(xiàn)強耦合的Siberut島，該大型逆沖斷層最接近破裂，觸發(fā)潛勢可能很高，交互應(yīng)力較弱，且大都為負(fù)應(yīng)力。源自共軛面上地震事件的應(yīng)力也支持類似解釋，但根據(jù)此震源機制解，Siberut以東一個很小的強耦合區(qū)經(jīng)歷了一次顯著的應(yīng)力增加，并可能代表了此次地震事件引起的觸發(fā)潛勢的最大變化。在所有情況下，自2005年以來積累的總交互應(yīng)力在該區(qū)均為正應(yīng)力，在Siberut南部下方的應(yīng)力很強。

我們的結(jié)論是巴東地震沒有使巽他大型逆沖斷層破裂，也沒有明顯釋放Mentawai區(qū)段上積累的應(yīng)力。因此，該大型逆沖斷層的應(yīng)變能變化趨勢基本上仍未改變，Mentawai區(qū)段上發(fā)生巨大海嘯地震的威脅絲毫沒有降低。在下傾方向，且可能就在Siberut島以東，發(fā)生破裂的可能性無疑更大，但在威脅感最強的地方，源自巴東地震的交互應(yīng)力卻通常較弱，而且一般為負(fù)應(yīng)力。

鑒于2009年9月巴東地震所造成的人員傷亡慘劇，類似地震事件的威脅也就顯而易見。緊急行動起來減輕地震災(zāi)難已經(jīng)刻不容緩。當(dāng)務(wù)之急是印度尼西亞當(dāng)局在國際社會和非政府組織的協(xié)助下完成此次地震后的救援和抗震建設(shè)，并與巴東人民一道齊心協(xié)力做好下一次地震的防御準(zhǔn)備工作。

譯自：Nature Geoscience，Vol.3，F(xiàn)ebruary 2010，70-71

原題：The September 2009 Padang Earthquake

（中國地震局地球物理研究所 左玉玲 譯；鄭需要 校）

（譯者電子信箱，左玉玲：yulingzuo＠yahoo.com.cn）

［1］Konca O，Avouac J P，Sladen A，et al.Partial rupture of a locked patch of the Sumatra megathrust during the 2007 earthquake sequence.Nature，2008，456：631-635

［2］Chlieh M，Avouac J P，Sieh K，et al.Heterogeneous coupling of the Sumatran megathrust constrained by geodetic and paleogeodetic measurements.J.Geophys.Res.，2008，113：B05305

［3］Nalbant S S，Steacy S，Sieh K，et al.Seismology：Earthquake risk on the Sunda trench.Nature，2005，435：756-757

［4］McCloskey J，Antonioli A，Piatanesi A，et al.Tsunami threat in the Indian Ocean from a future megathrust earthquake west of Sumatra.Earth Planet.Sci.Lett.，2008，265：61-81

［5］Lange D，Tilmann F，Rietbrock A，et al.Local seismicity of the West Sumatran subduction zone.Geophys.Res.Abstr.，2009，11：EGU2009-10602

［6］Hacker B R，Abers G A and Peacock S M.Subduction factory 1.Theoretical mineralogy，densities，seismic wave speeds，and H2O contents.J.Geophys.Res.，2003，108（B1）：2029

［7］Rietbrock A，Waldhauser F.A narrowly spaced double-seismic zone in the subducting Nazca plate.Geophys.Res.Lett.，2004，31：L10608

［8］http：∥earthquake.usgs.gov/eqcenter/eqinthenews/2009/us2009mebz/us2009mebz.php

P315.5； 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：D；

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.08.005

2010-07-20。