地震学百科知识(四)——慢地震.pdf

第 5期 总第 4 1 3 期 2 0 1 3年 5月 国际地震动态 Rec e nt De v e l opme n t s i n W or l d Se i s mol o gy No 5 Se r i a l No 41 3 M a y 20l 3 地震学百科知识 四 慢地震 吴 忠 良许 忠淮 中国地震 局地球 物 理研究 所 北 京1 0 0 0 8 1 中图分类号 P 3 1 5 文献标识码 A d o i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 0 2 3 5 4 9 7 5 2 0 1 3 0 5 0 0 9 引 言 慢地 震是 指 以几小 时 到几个 月 的 时 间尺 度缓慢地 发 生 了有 限 的断层 位 移 但 没 有 地 震波辐射的断层慢滑动事件 由于有人将震 源过程慢 但仍辐射地震波的地震 常常是与 发生海 啸有关 的地震 称为慢 地震 所 以不 辐 射地震波的慢地震有时被称为 静地震 慢地震与岩层的蠕变现象相似 但就 时 间过程 来说 慢地 震 比岩 层蠕 变 快 得 多 从 空 间尺度 来说 慢 地震 的 断层 滑 动发 生 在一 个 明确 的区域 内 这不 同 于分 布在 较 大 范 围 内的岩层 蠕变 科 学家早 就认 为 地 震 断 层错 动 只是地 层运动表现的一部分 地层 的运动 和变形还 会以其他非地震的方式实现 但以前获得的 地层无震滑 动的观测证据很 少 2 0世纪 9 O年 代 以后 由于观测 手段 的进 步 世 界上陆续 出 现了不少有关 断层缓慢 滑动事件 的报 道 1 圣安德烈斯断层上 的慢地震 作 为 例子 图 1展示 了美 国加利 福 尼亚 州 的圣 安 德 烈 斯 断层 上 1 9 9 2年 1 2月发 生 的一次 慢地 震 的观测证 据 慢 地震 发生 于圣 安德 烈斯 断层 的北部 闭 收稿 日期 2 0 1 2 1 1 一 O 7 锁段 和南 部蠕 动 段 图 1 a虚 线 段 的过 渡 带 上 在范围不大 的观测 区内 S R L测 孔 1 3 8 m 深 安装 了钻孔体应变计 S J T测孔 1 4 6 m 深 安 装 了三 分 向 相 间 1 2 0 水 平 应 变 计 图 1 b给 出这两 个应 变站 8个月 的记 录 慢 地 震前 6个 月 后 2个月 图中同 时标 出了大 致位 于两 站之 间地 区 的 M 2 5的小 地震 图 1 c 给 出 了 1 0天 的记 录 展示 的是 原 始应 变记 录 经 去 线 性 趋 势 去 固体 潮 变 化 去气 压变 化 影 响 后 的 结 果 图 上标 出 的 A C E指 示 出快应 变变 化 B D 两 段标 出 了 类似 指 数 衰 减式 的慢 变 化 在 X NY 和 X S J 两点 与 断层斜 交 的 1 0 m 长 蠕 变 计 只能 记 录 近地 表几 百米 内 的变化 由图 1 c可见 X S J 点也 记到 了事 件 E 引起 的地表 附近 的蠕变 由 于观 测 区 发 生 的 普 通 小 地 震 图 1 b 下 是 发 生 在地 下 4 8 k m 深 度 处 而 浅 钻 孔应 变计 和地 表 蠕 变计 只 能记 录 到 4 k m 以 上 测 点 附 近 的 应 变 变化 所 以 图 1 c中所标 的几个 事 件 是 发 生 在 浅 部 的 断 层 慢 滑 动 事 件 观测 者指 出 图 l b或 图 1 c中观 测 到 的 显著应变 变化是该 地 区 1 9 8 4至 1 9 9 6年的 1 2年观 测 期 间 记 到 的 惟 一 的 慢 滑 动 记 录 慢 应 变 量 级 为 1 0 0 5 0 0纳应 变 1 0 滑 动总共持续约 1 个星期 2 卡斯 卡迪亚俯 冲带 的慢地震 根据近年来积 累 的全球卫 星定 位系统 4 0 国际地震动态 王 善 藿 0 图 1 在美国西部圣安德烈斯断层上观测到的一次静地震的证据 a 应变和蠕变观测点位置 插 图 中箭头指出观测区位 于断裂闭锁 段 北 段 和 蠕动 段 虚 线 之 间的过 渡 区 b S R L台钻 子 L 1 3 8 m 体应变仪和 s 1 T台钻 孔 1 4 6 m 三分 向水平应变仪在 8个月 内的应变观测 结果 下 方 列 出两 站 之 间地 区 M 2 5的小 地 震 黑 点标 出 c 图 所 示 1 0天 内的 地 震 C 1 9 9 2年 1 2月 份 1 0天 的应 变 记 录 实 线 和 断 层 浅 部 4 k m 发 生 慢 滑 动 模 型 预 测 的 应 变 虚 线 A C E 指 示 3次慢滑动 曰 D标出应变的缓慢变化 黑点表示 4 8 k m深处发生的地震l l GP S 的观测结 果 人们 发 现 了多 个发 生 在 板块边界的慢地震 其 中 北美西海岸温哥 华岛附近 的卡 斯卡迪 亚板 块俯 冲带上 图 2 a 2 0 0 3年发 生的慢 地震就 是一例 图 2 b展示 的 1 2个 G P S连续 观测 站 的 4 年多记录表明 在此期间 可看出观测地区 发生 了 3次 慢 滑 动事 件 如 图 2 b中 3条 蓝 色粗 竖线所 示 这 些记 录 显示 平 时 台站是 缓慢 向东移 动 相 对东 部稳 定 北 美 大陆 地 面 是东西 向受 压缩 而在 发 生慢 地震 时 站 点 转为 以较快 速度 向西位 移 对应 于 地 面发 生 回跳性 的近东 西 向受拉 伸 慢地 震 时观 测 到