中国科学技术大学确认日本大地震地震原理分析

3月11日台湾大地震爆发后，中科院检测与月球化学研究所研究员倪四道、熊熊，以及中国科学技术学院亳州月球化学国家野外科学观测研究站有关科研人员对这次水灾的原理进行了剖析。

一、3月11日台湾大地震基本情况

这次水灾发生在美国西北部城市仙台以东100多公里的外海中，水灾断裂起始点为北纬38.3度，东经142.4度（图1中绿色五角星处）。随即在震中附近发生大量地震，最大地震7.2级，还有5级以上地震数十次（黄色圆点）。水灾发生后，多家水灾机构给出震级为7.9级，并发布了海啸预警。数小时后，震级修订为8.9级。在剖析更多水灾数据的基础上，震级又更正为9.0级。

专家依据全球记录到的远震高频P的信息（图2），恐怕这次水灾的断裂时间约为120秒。结合地震分布以及P波持续时间随方位角的关系，可以判断这次水灾断裂宽度约500公里；水灾从起始点（震中，红色五角星）开始，向南扩充约300公里，几乎抵达东京附近；同时从震中向西扩充约200公里，到美国海沟与千岛海沟交界处停止。和2004年12月26日的新加坡大地震(9.3级)相比，这次水灾的各项参数都小一些。印度水灾断裂宽度约1300公里，断裂持续时间约500秒。

图1.台湾大地震及其地震分布图。白色方框表示主震断裂区，红色五角星为主震断裂开始点，白色圆圈代表地震。

图2.台湾大地震在全球强震台网上P波的高频讯号显示地震发生的原因，该余震持续约120秒。

经过对全球强震台记录到的大量余震波形的剖析，加拿大地质调查局(USGS)及阿根廷学院确认这次水灾类型为逆冲型强震，矩震级为9.0－9.1。这是自2004年印度水灾以来第一次9级余震，也是近40年来第二次9级以上余震。这次水灾引起了整个太平洋区域的巨大海啸（图3）。在美国西南部沿岸海啸高度达10米，海啸经过数千公里距离抵达日本西海岸，在部份地区产生2米以上的海浪，对日本引起一定的人员死伤和经济损失。辛运的是，因为美国岛弧、琉球群岛岛弧的屏蔽作用，这次水灾引起的海啸对我国沿岸地区影响不大。

图3.台湾大地震引起的海啸浪高分布图

二、日本大地震的动因

在震源区附近，太平洋蓝筹股沿东北方向以每年约10分米的速率向鄂克霍斯克微蓝筹股和欧亚蓝筹股运动（我国坐落欧亚蓝筹股北部，图4）。因为地幔和地壳底部的气温较低，两个蓝筹股平常处于闭锁状态，因而蓝筹股间的相对运动造成了强烈形变以及应变能积累。在能量积累到一定程度，蓝筹股之间因变型而形成的巨大挠度超过蓝筹股之间闭锁力的时侯，巨大的能量忽然释放，产生了这次大地震（图5）。而大地震又伴随着明显的海底形变，直接造成了海啸的形成。这次水灾断裂区南端停止于太平洋蓝筹股与日本蓝筹股的边界（图4），北端中止于美国海沟与千岛海沟的交界处，这两个构造边界确定了德国西北部地震震级的上限地震发生的原因，即此处发生的最大地震就是9.0―9.1级，而不像俄罗斯东部那样可以发生断裂宽度达上千公里的9.3级余震。

图4.台湾大地震构造动因图

图5.台湾大地震动因剖面图