秦四清
南海的古海啸与未来地震海啸风险
2021-8-28 21:59
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海啸【1】可分为4种类型:由气象变化引起的风暴潮、火山爆发引起的火山海啸、海底滑坡引起的滑坡海啸和海底地震引起的地震海啸。地震海啸是海底发生地震时,海底地形急剧升降变动引起海水强烈扰动所致。

根据有关资料【1-3】,地震海啸的产生需同时满足以下4个基本条件:

1、正断层或逆断层地震

如果某次地震,能引起足够数量的海水突然抬起或突然下降,则能产生显著海啸。正断层或逆断层地震具备这样的条件,所以可能引发海啸,分别称之为“下降型”海啸和“隆起型”海啸(图1),而走滑断层地震则不利于引发海啸。

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1 海啸形成原理示意图【3

2、震级足够大

如果震级太小,则释能不足以引起海水整体波动或其波动能量不够大,即不可能产生显著海啸。一般认为,海啸的门槛震级为M≥6.5

3、震源深度不能太大

浅源地震才可能形成海底地形与海水的剧烈波动,而中源与深源地震则不能。所以,浅源地震可能引发显著海啸。大量研究结果表明,震源深度在25公里以内的地震,易引发海啸。

4、海水足够深

只有引起深达几百、几千米的海水整体(从海面到海底)波动,这样的能量才可引起巨大破坏力。 也就是说,若震源上方的海水深度不足几百米,则地震引发显著海啸的可能性很小。

由于环太平洋地震带浅源大地震多且大地震主要为逆冲型,故地震海啸多发。据统计,世界上近80%的地震海啸发生在太平洋四周沿岸地区。

我国南海位于太平洋、印度洋之间,是两大洋间航运的要冲。那么,南海曾发生过海啸吗?未来还可能发生海啸吗?我将根据有关研究,简要回答这些问题。

据宋史记载【4】,公元10761031日—1128日之间的某日,在南海沿岸的广东发生了一次灾难性事件:海潮侵漫、房屋倒塌、居民溺亡,并未有暴风雨的描述。从发生时间上看,这次事件也未必是台风引起的。

中国科学院南海海洋研究所余克服研究员等【5】曾根据南海西沙礁坪上出现大量次生礁岩堆积,推测了几次强烈的风暴潮或海啸事件。然而,这些事件究竟是风暴潮还是海啸(尤其是地震海啸),需要进一步研究。

中国科学技术大学孙立广研究小组先后三次对南海西沙群岛八个岛屿进行了野外考察【6】,最终认定在公元1024年前后,发生过强烈影响南海西沙群岛的海啸事件,导致海啸发生的地震震中位置可能位于台湾与菲律宾之间的巴士海峡。其主要证据为:

1、西沙东岛西南牛塘鸟粪土沉积层中普遍存在明显不同于其上下层位的厚10cm珊瑚砂夹层(图2)。粒度分布曲线和顶底定年,都表明珊瑚沙层是在公元1024年前后一次水动力过程中形成的,在该层位中含有大量海相有孔虫,但缺失了上下层位中丰富的鸟粪土、植物颖果和淡水介形虫。元素地球化学特征表明在这个层位中,有机碳等生物标型元素的含量接近于零。

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2 南海东岛DY2DY4湖相沉积岩芯岩性剖面【6

2、与此同时,东岛东北海岸带宽200米的范围内有规则分布着单壳、局部破碎的巨大砗磲(大型贝类)。砗磲重达数十千克,最重可达60 kg,长可达50-80 cm12个砗磲和1个巨大珊瑚块的年龄均老于1000年,它们是在海啸的强烈水动力作用下搬运到岛上来的;而在岛屿的西南侧及东北岸有悬崖的地区因水动力能量的限制,均没有砗磲的存在。

以上资料或研究表明,南海可能遭遇过不止一次的海啸袭击。这对现在和未来有什么启示呢?以古论今、论未来,是地质思维中一个重要的方法论,即认识过去能帮助我们更好地了解现在并且预测未来。我们的研究表明,地震区具有地震周期【7】,这给我们以“以古论今、论未来”提供了必要的认识基础。

关于未来南海地震海啸问题,中国海洋大学的贾教授十分关注,我也曾写过几篇关于台湾岛-菲律宾群岛地震区(图3)震情分析的博文讨论之。在2018年,因台湾岛-菲律宾群岛的地震活动过于“抢眼”,我曾写篇博文【8】探讨预防标志性地震及其海啸的措施。自此以后,该地震区的地震活动势头不减;尤其今年,自台湾岛-菲律宾群岛-印尼一带的地震此起彼伏——呈现整体响应特征。从我们已分析的板间地震区地震活动看,临近标志性地震前,地震区均呈现整体响应特征,这是其对应的构造板块刚性较强的缘故。台湾岛-菲律宾群岛地震区,已十分接近下一次标志性地震(MW9.0左右)的临界状态(图4),故这样的特征预示着在未来几年内该震将发生。一旦该震发生在海中,则能引发大规模的海啸;巨震及其引发的海啸,均能造成严重损失。因此,有关国家提前采取针对性的减灾措施,十分必要,且已十分迫切。

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3 台湾岛-菲律宾群岛与其他地震区的地震构造图 

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4 考虑误差修正后台湾岛-菲律宾群岛地震区1599.06.21-2018.02.07之间

ML≥7.3地震的CBS与时间关系

由于未能预测预报2004年印尼MW9.0地震和2011年日本MW9.0地震及其引发的大规模海啸,给有关国家和地区造成了重大损失。然而,时过境迁。我们决不能让这样的悲剧重演,因为我们已掌握了地震机制和规律。尽管地震区标志性地震三要素的预测精度仍需在研究和实践中提升,但我们已有了判断其必然发生的坚实理论和方法,这一点毋容置疑。

参考

1】地震海啸

https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E9%9C%87%E6%B5%B7%E5%95%B8/10042122?fr=aladdin

2】地震海啸的产生条件

http://www.xfrms.com/742.html

3The Birth of a Tsunami

https://science.howstuffworks.com/nature/natural-disasters/tsunami2.htm

4】孙立广研究小组南海研究取得新进展:揭秘近千年前南海古海啸

http://employment.ustc.edu.cn/cn/indexnews.aspx?sign=635013798675312003

5Yu, K., Zhao, J., Shi, Q. & Meng, Q. Reconstruction of storm/tsunami records over the last 4000 years using transported coral blocks and lagoon sediments in the

southern South China Sea. Quatern Int 195, 128–137 (2009).

6Sun L , Zhou X , Huang W , et al. Preliminary evidence for a 1000-year-old tsunami in the South China Sea[J]. Scientific Reports, 2013, 3:1655.

7如何理解地震周期?

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1266410.html

8】我国南海诸岛应部署应对巨震海啸的举措

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1137773.html


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