等風:讓全日本恐懼的“南海海槽大地震”,破壞性有多大?
編者按:
8月15日,日本政府宣布結束為期一周的日本南海海槽“巨大地震預警”。
而在前一天,“日本地震”這一詞條甚至一度竄上微博熱搜第一,相關新聞將“南海海槽”這一地理分界線帶入大眾視野。
專業為地理信息科學/地質學/構造地質學(地震)的“等風”在知乎上介紹了南海海槽的基本信息,及其大地震對包括我國沿海在內世界多地的影響。東方軍事獲授權整合、轉載其回答,供各位讀者參考。
【文/ 等風】
南海海槽大地震,又稱南海海溝大地震,日語是“南海トラフ巨大地震”,被日本學者稱為“一定會發生的、宿命般的巨大地震”。它就是懸在西日本的達摩克利斯之劍。
一
西日本在亞歐版塊中的阿穆爾板塊上,而西日本南部的大洋板塊是菲律賓板塊,菲律賓板塊和阿穆爾板塊擠壓碰撞,形成了大型海溝俯沖系統,日本稱這個區域為南海海溝。海溝內側大陸板塊和大洋板塊擠壓變形,由海溝向陸地平整過渡的區域稱為海槽。
南海海槽全長700km,和歌山縣潮岬將南海海槽水域分為了東海、南海兩部分。
南海海槽大地震和全球其他海溝型大地震的發震原理類似,都是大型板塊逆沖型地震。
其原理是大洋板塊比大陸板塊密度高,因此在和陸地板塊擠壓時候就滑入了大陸板塊下方,形成俯沖帶,在俯沖過程中,大洋俯沖板片和大陸板塊相接觸的部位就是地震高發區域,也稱貝尼奧夫帶。
我們想象大洋板塊在俯沖過程中,也會拖著大陸板塊在俯沖帶往地殼深處移動,導致大陸板塊邊緣發生變形;但板塊也是有彈性的,當大陸板塊被往下拉變形到一定程度時,就會在瞬間發生回彈,從而引發巨大的海溝逆沖型地震。
這個海溝邊緣的斷層面接觸地方,就是大地震的面狀震源區域,而這個區域的正上方就是南海海槽。
自有地震記錄以來,南海海槽區域就發生過多次巨大地震,近700年間發生過6次相關的大地震序列,有時候是南海海槽大部分一次性破裂,有時候是東海和南海區域在短時間內相繼破裂(永長康和地震、正平地震、安政地震和昭和地震都是這種類型)。其震級在Mw8.0~Mw8.7不等,一般來說分段破裂震級較小,單次地震在Mw8.0~Mw8.4左右,而整體一起破裂的震級會在Mw8.5以上。
據此認為南海海槽大地震的發震周期在100-150年左右,當然最近一次周期縮短到了90年,因此學者把周期范圍擴展到80-150年左右。上次南海海槽發生大地震是1944年和1946年的昭和東海、南海地震,屬于分段破裂,一次約8.4級,一次約8.1級。所以根據周期,未來50年內南海海槽再次發生大地震的可能性很高,更有預測認為2030-2040年間南海海槽發生巨大地震的可能性高達70%。
二
根據華東地區縣志等文獻記載,1707年日本南海寶永地震和1854年日本安政南海地震,均對我國華東沿海造成海嘯影響:江蘇如皋海嘯,淹斃多人;上海黃埔水沸,有高二三尺者。臨海海潮泛濫,城鄉溝池積潦,沿海廬舍多被淹沒。這兩次地震震級分別為Mw8.7和Mw8.4左右。
而Mw9.1的預測是南海海槽大地震的最極端類型,也就是整個南海海槽區域發生了聯動破裂,這時候震級會達到恐怖的Mw9.1級,是日本2011年311大地震能量的近3倍。因為破裂面極廣,破裂時間可能長達3-4分鐘,地震搖晃時間可能長達4-5分鐘——311大地震的地震搖晃時間在2-3分鐘左右。
相比東日本大地震,南海海槽區域的震源域更接近陸地,并且有接近一半的震源域就在陸地上,包括四國島大部和關中地區南部。這意味著陸地上會有比311大地震更加劇烈和直接的震動。
根據預測模型,南海海槽發生M9.1地震的情況下,整個四國島、九州島西部、關中南部地區都在震度7(相當于我國大于烈度Ⅸ度的地區)范圍內,而震度6強(相當于我國烈度Ⅷ~Ⅸ的區域)范圍更廣。作為對比,311地震中只有一個町站的震度達到7,而6強的區域也很小。這意味著在海嘯還沒破壞之前,上述在6強以上震度的地區建筑物就已經被大量破壞,震度7的區域建筑則大范圍損毀垮塌。
震源域接近陸地甚至和陸地一起會導致更加可怕的事情:海嘯波幾乎和地震波同時抵達。
在和歌山,地震搖晃還未結束,高達10-30m的海嘯波就會抵達,和歌山最南邊的濱海小鎮串本町,人們還未明白發生了什么,就會被洶涌的海水吞沒。高知、宮崎、靜岡等地一些沿海地區也好不了太多。劇烈搖晃結束不到五分鐘內,洶涌的第一波海嘯就可能抵達,民眾幾乎無法接收到有效的海嘯預警。四國島其他地區沿海和九州西部以及津市等地會在半小時內遭遇巨大海嘯襲擊,而名古屋、大阪、神戶、神奈川甚至橫濱等地也會被海嘯襲擊。(何況前三者已經是震度6+以上的區域了)
換言之,整個西日本將遭遇重創,關西都市圈會遭遇毀滅性打擊,關東地區的損失也將遠遠超過311大地震。
同時,毀滅性海嘯會在西太平洋大肆傳播,接下來琉球群島會遭遇大規模海嘯,然后是菲律賓東部、我國臺灣東部、韓國南部、印度尼西亞北部、巴布亞新幾內亞北部、南太平洋島國、夏威夷和南北美西部沿岸。其中南太平洋地區和巴布亞新幾內亞可能會遭遇5-10m的越洋海嘯襲擊,臺灣和菲律賓可能遭遇的海嘯在5m左右。
根據溫燕林等專家學者的論文所述,我國華東沿海也會遭遇2-3m的海嘯沖擊。請注意,海嘯和海浪不一樣,3m高的海嘯相當于海水整體抬高3m,而不是海表面的波浪運動,這和海平面短時間升高3m的情況類似。那么我國浙江沿海、舟山群島等地可能會遭遇災難性海嘯的襲擊,福建、江蘇沿海也可能會有2m左右的海平面上升。
除了西日本傷亡人數可能在30萬人以上以外,太平洋沿岸國家可能也會出現數千人的傷亡,而整體的后續影響將遠遠超過311大地震。
南海海槽9.1級在歷史上并沒有先例,無法判斷這么巨大的地震會不會引發相鄰海溝的破裂。
這種巨大地震引發相鄰海溝破裂的先例有很多,如2004年印尼安達曼海溝M9.3巨大地震,也就是引發南亞大海嘯那個地震后,在2005年3月和2007年9月南邊的相接的爪哇——巽他海溝就接連發生了Mw8.6和Mw8.4的巨大地震,可以說是直接觸發。我們在上個世紀五六十年代的阿拉斯加地區也能找到類似現象,在1957-1965年間,阿拉斯加阿留申群島俯沖帶發生了Mw8.6、Mw9.2、Mw8.7三次巨大地震。
所以,南海海溝巨大地震如果觸發了琉球海溝乃至馬尼拉海溝地區的巨大地震(都是菲律賓板塊西緣),這將是我國沿海的巨大災難。
三
南海海槽區域和我國安寧河斷裂帶的情況一樣,歷史上發生過大地震且下一次周期即將到來,也就是說,已經處于隨時可能發生大地震的情況下,說不定下一秒,也說不定是十年后(通常來說,一個周期雖然為上百年,但是每個周期或長或短,有幾十年誤差)。
而這種海溝型逆沖巨大地震,一般來說有一定幾率是有前震的。比如日本311大地震,在兩天前有一次7.3級的前震;1960年智利瓦爾迪維亞9.5級巨大地震,前一天內更是有8.1、7.1、6.8、7.8四次強烈前震。
這種巨大地震的前震機理并不完全清楚,但是可以理解為一種斷層解鎖過程(類似大規模塌方或滑坡前有可能會有一些小土塊石塊先松動掉落)。
因此,針對南海海槽區域內的逆沖型強震(>6.8),日本氣象廳往往會對其著重分析,發表巨大地震注意或者警戒。
一般來說,這個區域內發生7級左右地震時,氣象廳會發表巨大地震注意,這意味著巨大地震發生概率比往日要高。就拿這次來說,發生南海海槽大地震可能性從0.1%上升到0.5%了,于是就提醒群眾、政府等可以做點防災準備,開放避難點(但不是必須避難)。
而如果該區域內發生八級左右地震,那么氣象廳可能就會發表巨大地震警戒。因為根據歷史上該區域地震情況來看,有多次分段破裂的情況:如正平東、南海地震和安政東、南海地震都是在48小時內相繼發生了兩次八級以上地震。警戒意味著發生巨大地震的可能性很高,必須要避難。
8月8日是氣象廳第一次發布南海海槽巨大地震注意(不是警戒),當然這也是氣象廳比較謹慎,有點夸大的因素在里面。
這是8月8日宮崎沿海,也就是日向灘海域發生的一次Mw7.1地震觸發的:
廣義上來說,其的確屬于南海海槽的一部分,且在定義的南海海槽巨大地震震源區域的最西端,但是相較于歷史上的南海海槽巨大地震基本上震中都在高知和靜岡南部海域來看,這次似乎偏離得有點遠。
實際上日向灘地區很少和南海海槽地區一起破裂,就比如上次南海海槽巨大地震——1946年昭和南海M8.3地震和1944年昭和東海M8.1地震,其發生地都在南海海槽的中西端,日向灘地區則是在1941就爆發了一次8級地震。
因此,此次日本南海海槽爆發巨大地震的可能性仍然低于1%(日本說法是0.1%上升到0.5%)。當然就算是0.5%也不是沒有可能,畢竟日本南海海槽周期快到了,在2050年之前爆發的可能性有30~70%,但是具體在哪一天,誰也不知道。
這次宮崎地震把南海海槽巨大地震又搬上臺面,估計最大影響是讓當地人的恐慌加重了。當然,防災準備也會更多,不過我們一般要記住:
地震大多會在人們忘掉它時,突然來襲。
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8月15日,日本政府宣布結束為期一周的日本南海海槽“巨大地震預警”。
而在前一天,“日本地震”這一詞條甚至一度竄上微博熱搜第一,相關新聞將“南海海槽”這一地理分界線帶入大眾視野。
專業為地理信息科學/地質學/構造地質學(地震)的“等風”在知乎上介紹了南海海槽的基本信息,及其大地震對包括我國沿海在內世界多地的影響。東方軍事獲授權整合、轉載其回答,供各位讀者參考。
【文/ 等風】
南海海槽大地震,又稱南海海溝大地震,日語是“南海トラフ巨大地震”,被日本學者稱為“一定會發生的、宿命般的巨大地震”。它就是懸在西日本的達摩克利斯之劍。
一
西日本在亞歐版塊中的阿穆爾板塊上,而西日本南部的大洋板塊是菲律賓板塊,菲律賓板塊和阿穆爾板塊擠壓碰撞,形成了大型海溝俯沖系統,日本稱這個區域為南海海溝。海溝內側大陸板塊和大洋板塊擠壓變形,由海溝向陸地平整過渡的區域稱為海槽。
南海海槽全長700km,和歌山縣潮岬將南海海槽水域分為了東海、南海兩部分。
南海海槽大地震和全球其他海溝型大地震的發震原理類似,都是大型板塊逆沖型地震。
其原理是大洋板塊比大陸板塊密度高,因此在和陸地板塊擠壓時候就滑入了大陸板塊下方,形成俯沖帶,在俯沖過程中,大洋俯沖板片和大陸板塊相接觸的部位就是地震高發區域,也稱貝尼奧夫帶。
我們想象大洋板塊在俯沖過程中,也會拖著大陸板塊在俯沖帶往地殼深處移動,導致大陸板塊邊緣發生變形;但板塊也是有彈性的,當大陸板塊被往下拉變形到一定程度時,就會在瞬間發生回彈,從而引發巨大的海溝逆沖型地震。
這個海溝邊緣的斷層面接觸地方,就是大地震的面狀震源區域,而這個區域的正上方就是南海海槽。
自有地震記錄以來,南海海槽區域就發生過多次巨大地震,近700年間發生過6次相關的大地震序列,有時候是南海海槽大部分一次性破裂,有時候是東海和南海區域在短時間內相繼破裂(永長康和地震、正平地震、安政地震和昭和地震都是這種類型)。其震級在Mw8.0~Mw8.7不等,一般來說分段破裂震級較小,單次地震在Mw8.0~Mw8.4左右,而整體一起破裂的震級會在Mw8.5以上。
據此認為南海海槽大地震的發震周期在100-150年左右,當然最近一次周期縮短到了90年,因此學者把周期范圍擴展到80-150年左右。上次南海海槽發生大地震是1944年和1946年的昭和東海、南海地震,屬于分段破裂,一次約8.4級,一次約8.1級。所以根據周期,未來50年內南海海槽再次發生大地震的可能性很高,更有預測認為2030-2040年間南海海槽發生巨大地震的可能性高達70%。
二
根據華東地區縣志等文獻記載,1707年日本南海寶永地震和1854年日本安政南海地震,均對我國華東沿海造成海嘯影響:江蘇如皋海嘯,淹斃多人;上海黃埔水沸,有高二三尺者。臨海海潮泛濫,城鄉溝池積潦,沿海廬舍多被淹沒。這兩次地震震級分別為Mw8.7和Mw8.4左右。
而Mw9.1的預測是南海海槽大地震的最極端類型,也就是整個南海海槽區域發生了聯動破裂,這時候震級會達到恐怖的Mw9.1級,是日本2011年311大地震能量的近3倍。因為破裂面極廣,破裂時間可能長達3-4分鐘,地震搖晃時間可能長達4-5分鐘——311大地震的地震搖晃時間在2-3分鐘左右。
相比東日本大地震,南海海槽區域的震源域更接近陸地,并且有接近一半的震源域就在陸地上,包括四國島大部和關中地區南部。這意味著陸地上會有比311大地震更加劇烈和直接的震動。
根據預測模型,南海海槽發生M9.1地震的情況下,整個四國島、九州島西部、關中南部地區都在震度7(相當于我國大于烈度Ⅸ度的地區)范圍內,而震度6強(相當于我國烈度Ⅷ~Ⅸ的區域)范圍更廣。作為對比,311地震中只有一個町站的震度達到7,而6強的區域也很小。這意味著在海嘯還沒破壞之前,上述在6強以上震度的地區建筑物就已經被大量破壞,震度7的區域建筑則大范圍損毀垮塌。

