地質學家視角下的凡城地震

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土耳其東部凡省週日發生的7.2級地震的死亡人數現已超過500人,並且隨著救援人員繼續搜尋數百棟在地震中倒塌的建築物,死亡人數無疑將繼續上升。最終導致地震發生的地質構造力非常容易解釋,但與往常一樣,當我們仔細觀察時,情況變得更加複雜——這一事實對身處這場災難中的人們產生了影響。

宏觀構造背景

土耳其最著名的地震災害可能是北安納托利亞斷層,這是一條主要的走滑斷層,沿著黑海南部和伊斯坦布林下方延伸,並且有著破壞性地震的悠久歷史。東安納托利亞斷層是另一條走滑斷層,從土耳其東部向西南延伸至地中海,是另一個眾所周知的大型地震源。


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但週日的地震發生在這些構造的東部,在被稱為東安納托利亞高原的高海拔地區,該地區過去也經歷過多次大型地震震源機制顯示,最新的破裂是由逆衝斷層上的運動引起的,這是對周圍地殼在南北方向受到擠壓的反應。正如左圖所示,該地區位於兩個構造截然不同的區域的邊界。在東部的伊朗,由於南部的阿拉伯板塊向北移動到歐亞板塊,因此存在大量的匯聚和造山運動,這是從阿爾卑斯山到喜馬拉雅山脈的造山帶的一部分。西部是以北安納托利亞斷層和東安納托利亞斷層為中心的走滑斷層,令人驚訝的是,這恰好是對同一大陸碰撞的反應。構成土耳其的地殼部分顯然足夠強大,以至於它沒有因阿拉伯板塊侵佔其領土而在內部變形,而是被向西推開,運動主要發生在北安納托利亞斷層和東安納托利亞斷層上。

凡城地區的地質和地質歷史正處於這種地殼變形方式的根本轉變之中,因此非常複雜。它不是大型貫穿構造,而是許多較小斷層的混合體。

地質證據表明,直到幾百萬年前,逆衝斷層在該地區還很常見,但最近走滑斷層已經佔據主導地位。該地區最近發生的小地震無疑主要是走滑型的:在下圖所示中,大多數沙灘排球狀的震源機制都分為四個象限,這告訴我們這些地震發生在走滑斷層上。

然而,這張圖也告訴我們,地震儀記錄到了一些壓縮性逆衝斷層破裂(震源機制分為三片,中間一片為紅色/藍色),就像週日的事件一樣。經歷過這些逆衝地震的地區之一是凡湖東岸沿線。似乎該地區結構和區域性地殼應力的某些特殊性意味著一些逆衝斷層仍然在這裡發生。

像這樣複雜的地區對於地質學家來說很難解釋,並且也使得對地震風險進行詳細評估非常困難。為了應對北部和南部的侵入板塊以及西部的逃逸微板塊,必須發生大量的變形,因此地震危險性很高;但它也是分散的,分佈在許多斷層上,這些斷層可能每隔幾十年就會共同產生顯著的地震,但單獨的斷層可能每隔幾千年才會破裂一次。相比之下,在土耳其西部,地震風險也很高,但主要集中在北安納托利亞斷層和東安納托利亞斷層上,這兩個斷層承擔了土耳其從大陸碰撞帶退出的所需變形的大部分。地質學家可能無法預測“何時”,但至少他們對“何地”有更好的把握。

破壞和建築規範

當然,與往常一樣,當一個人口稠密的地區發生地震時,傷亡人數在很大程度上取決於該地區建築物的抗震能力以及地震的大小和位置。繼1999年7.6級伊茲密特地震(該地震導致北安納托利亞斷層150公里長的斷裂帶破裂)造成2-3萬人死亡之後,土耳其政府加大了執行建築規範的力度,旨在阻止結構薄弱的多層建築物發生災難性倒塌等情況。然而,長期以來,對這些法規的遵守情況一直是一個問題,並且從埃爾吉斯鎮的圖片中可以清楚地看出,該鎮似乎首當其衝地遭受了破壞,許多建築物倒塌,如果按照規範建造,這些建築物或許本不會倒塌。

來自地震災區的評估,例如“……混凝土中摻雜礫石,鋼樑和支撐不足,並且為了創造更多空間而被敲掉”,無疑加強了這種印象:在一個引人注目的電視演示中,一名急救人員顯然用手將一棟倒塌建築物的混凝土捏成了粉末。然而,由於這些建築物中的許多可能早於過去十年,因此這更有希望是過去疏忽的症狀,以及在全國都容易發生地震的情況下糾正這種疏忽的挑戰,而不是對近期做法的譴責。上面討論的該地區複雜的構造背景也可能使情況變得複雜,因為它使人們難以識別並優先加強該地區風險最高的城鎮和建築物。

餘震和未來的地震風險

全球地震儀網路在過去5天中記錄了近50次4級或以上的餘震,其中最大的一次是6.0級,發生在週日主震後十小時。

餘震已經逐漸減弱——昨天報告的餘震只有6次——但這次地震造成的區域應力變化可能會以複雜且難以預測的方式與該地區的其他斷層相互作用,並可能導致未來幾個月和幾年內發生更大地震的可能性增加。不幸的是,我們只能拭目以待。

Chris Rowan is a geologist specialising in tectonics, the deformation of continents, and paleomagnetism. He is currently an assistant professor in the Department of Geology at Kent State University. He blogs at Highly Allochthonous.

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