3月11日,日本發生9.0級地震,日本太平洋沿岸地區遭到海嘯襲擊。電視畫面顯示,海嘯迅速吞沒了農田和房屋,汽車和船隻被海嘯席捲著撞上建築物。在一系列的地球板塊和能量運動後,日本遭遇1900年以來最大的地震,以及由此帶來的毀滅式海嘯。如此大地震究竟是如何發生的?地震為何會引發大海嘯?
板塊
邊緣處易發地震
談論日本多地震,首先要了解這個國家的獨特位置。
中國地震臺網中心原地震首席預報員孫士鋐介紹說,日本諸島處在太平洋板塊的邊緣,位於環太平洋地震帶上。「最初的全球板塊劃分,就是按照地質和地震帶劃分的。所以板塊邊緣的地區,自然就位於地震帶上。日本諸島、菲律賓群島、阿留申群島都一樣,因為都位於太平洋板塊的邊緣和地震帶上,也被稱為島弧地震。」
擠壓
俯衝移動造動力
孫士鋐告訴記者,雖然具體震動的原因還不好判斷,但從長期的地質變化和地震的動力源來說,本次日本地震可以用板塊移動來解釋。
「太平洋板塊在日本的東面,它向西移動,而且是俯衝式的移動,擠壓到歐亞板塊,形成了地震的動力源。」孫士鋐介紹說,目前科學界對於太平洋板塊的變化有兩種說法,一種是它向兩側擴張,一種是它在收縮。去年智利的8.8級地震,也應該是受到太平洋板塊移動的影響。
錯位
海水湧落形成海嘯
海嘯是海底地震最主要的次生災害之一,孫士鋐介紹說,內陸發生的地震則不會發生海嘯。就此次日本地震而言,由於震中是位於130公裡外的海底,而不是陸地,因此海嘯帶來的損失和傷害,要遠遠比地震本身大很多。
孫士鋐告訴記者,引起海嘯的是地殼的垂直錯動。
「地震引起的地殼運動,既有水平的錯動,也有垂直的錯動。水平的錯動不會引發海嘯,垂直的錯動才會引發海嘯。所以當一次地震以垂直的錯動為主的話,就很有可能造成海嘯。」
具體地說,就是當海底出現了大範圍的上升或下降,大的高度差引起了重力差。「如果海底塌陷,海水就會迅猛地灌進這個『坑』裡,海水形成了落差,出現海嘯。同樣,如果地震造成了海底的隆起,也會引起高度差,觸發海嘯。」
落差
海嘯波超10米
孫士鋐認為,此次日本地震引起的海嘯最高超過了10米。海底地垂直錯動的幅度比1923年的地震應該更大一些。
據他介紹,1923年的8.3級東京大地震,震源位於東京以南90公裡處的相漠灣海底。當時此處海底的高度下降了90米到180米,而另一處海底上升230米,海嘯波的高度達到了6米到7米。
影響
地球自轉時間少1.6微秒
據美國航天局科學家11日表示,此次日本大地震導致當天地球的自轉時間減少了1.6微秒,即每天的時間減少了1.6微秒。1微秒等於一百萬分之一秒。
美國航天局地球物理學家理察·格羅斯說,日本大地震導致地球質量發生變化,進而影響到地球自轉。
美國和義大利的一些地球物理學家指出,2004年印尼蘇門答臘地震引發的地軸偏移使得每天減少了6.8微秒,2010年智利大地震使得每天的時間減少了1.26微秒。
防災
看到海水倒退,立即去高處
預測海嘯也是一個科學難題。
孫士鋐告訴記者,太平洋海嘯預警系統會發布海嘯的預警,但有時候發布預警後,最終海嘯沒有來。1960年智利的8.6級地震,因為此前發布過一些空預警,導致民眾對最終預警沒有足夠重視,造成巨大損失。
一般來說,高度在50釐米以下的海嘯不會造成災害性影響。造成較大災害的海嘯,高度一般在4米到5米。
普通民眾如何預防海嘯帶來的災害?
孫士鋐介紹說,海嘯一般會在地震後10分鐘到20分鐘發生。而且海嘯波到來之前,海邊的海水會出現倒退的情況。如果在海邊發現了海水倒退的情況,千萬不要去海邊,而是要趕緊往高處跑。從海水倒退到海嘯到來,會有5分鐘到6分鐘的時間,這也是拯救生命的關鍵時間。
■觀世界
全球地震進入活躍期
近年強震次數增加,活躍期或達數十年
孫士鋐認為,日本發生強震和近年來地球進入地震活動活躍期有關。
能量釋放加速
「地球演化進程中,無論是地殼運動還是地震活動,都表現出強弱交替的現象,在這個時期活動強烈,而在另一個時期活動就較弱。因此,地震活動是否處於活躍時期,是一個相對的概念。」孫士鋐說。
如何判斷地球是否進入強震活躍時期?
孫士鋐表示有兩點標準:一是強震的活動水平是否明顯高於以往百年的平均水平,尤其是8.5級以上巨大地震的頻度和強度。二是全球地震能量釋放是否出現進入明顯加速狀態。
7年5次8.5級以上地震
「從歷史資料可以看出,在上世紀的前60年裡,地球的強震活動水平比較高,強震也多發。而在1964年阿拉斯加大地震後,直到2004年印尼大地震,這40年裡,全球都沒有發生過8.5級以上的地震,可以理解為這40年是一個比較平穩的時期。
2004年印尼發生8.7級大地震,2005年又出現了8.5級地震,2007年再次發生8.5級地震,去年智利又發生8.8級強震,到這次日本的強震,7年的時間裡,就發生了5次8.5級以上的強震。」孫士鋐認為,目前,全球地震的強度與頻度都明顯增強,全球地震能量釋放加速迅猛。這表明,全球地震活動已經進入一個相對的活躍期。
這個活躍期會持續多長時間?孫士鋐表示,從歷史上看,穩定期和活躍期大都在數十年,因此在未來幾十年裡,全球主要地震帶上要關注大地震產生的可能。