印尼蘇門答臘島斷裂構(gòu)造與地震述評

蔣正偉

[摘要]蘇門答臘俯沖帶頻繁發(fā)生大地震，同時造成災(zāi)難性海嘯并發(fā)，受到全球范圍內(nèi)的關(guān)注。國際上已經(jīng)針對蘇門答臘地區(qū)展開了大量的調(diào)查研究。對俯沖型大地震的認(rèn)識需要通過對蘇門答臘的構(gòu)造背景進(jìn)行解讀，重點(diǎn)研究這類地震的發(fā)生過程和規(guī)律，以便于對海嘯產(chǎn)生條件更好地理解，同時就現(xiàn)實(shí)意義而言，也有助于更好地進(jìn)行類似地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)。

[關(guān)鍵詞]蘇門答臘 海嘯地震 斷裂構(gòu)造

[中圖分類號] P731.25 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-10-1

蘇門答臘俯沖帶的大地震發(fā)生了很多次，不論是地震學(xué)還是地球物理學(xué)界，都超出了他們的現(xiàn)有認(rèn)識，并且將地震學(xué)和許多相關(guān)學(xué)科等諸多科學(xué)問題引了出來，例如地震和海嘯的關(guān)系、怎樣建立海嘯預(yù)警系統(tǒng)等等。認(rèn)識這些問題還需要對地震海嘯區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造等進(jìn)行深入分析。而對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要集中地——東部沿海來說，地震海嘯帶來了很大的潛在影響。所以，調(diào)查和研究海洋地震發(fā)震和海嘯形成機(jī)理具有現(xiàn)實(shí)意義，對于我國來說也可謂是一項(xiàng)重要的防災(zāi)減災(zāi)課題[1]。

1構(gòu)造背景

蘇門答臘島的地理位置是在巽他板塊的西南部位，儲油沉積盆地在它的東北方向，南端是巽他海峽，臨海遙對爪哇島；弧前盆地在西南部，根據(jù)以往的記錄發(fā)現(xiàn)，沿巽他弧的多數(shù)強(qiáng)震都是在這一區(qū)域發(fā)生的。這還將蘇門答臘大斷裂的巴黎桑山脈包含在內(nèi)，可以說基本是橫跨了整個島。蘇門答臘島的總體地貌特征也由其構(gòu)成，基本平行于巴黎桑山脈分布的活火山和俯沖帶。

“從板塊構(gòu)造來看，蘇門答臘島位于印度——澳大利亞板塊和歐亞板塊的聯(lián)合擠壓地帶，處于板塊邊界的碰撞俯沖區(qū)，構(gòu)造活動異常強(qiáng)烈。”[2]位于其西南部的俯沖帶只是狹長匯聚帶中的一小部分，從喜馬拉雅山前面的邊緣南邊延伸過緬甸，直至穿越安德曼、尼科巴群島、蘇門答臘、爪哇到南部和巽他群島，然后向北環(huán)繞。因?yàn)橛《?澳大利亞板塊與歐亞板塊之間形成的是斜向匯聚，這就導(dǎo)致巽他板塊的西北邊緣發(fā)生分裂，將緬甸微板塊和蘇門答臘弧前裂片盤分割了出來。按照從南向北的順序，巽他海溝的匯聚速率呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢?？拷K門答臘島的地方，印度-澳大利亞板塊發(fā)生斜向俯沖，最終達(dá)到巽他板塊的下面。爪哇島的地方，呈現(xiàn)出幾近垂直的匯聚方向，由于匯聚速率十分緩慢，因而導(dǎo)致2004年之前一直無人認(rèn)為此處會有大地震發(fā)生。

2主要斷裂分布

蘇門答臘的地質(zhì)構(gòu)造活動十分活躍，這與蘇門答臘復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)關(guān)聯(lián)很大。因?yàn)閺?fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動，導(dǎo)致蘇門答臘區(qū)域深部縱橫著蘇門答臘大斷裂，西安德曼斷裂等多條斷裂。

蘇門答臘大斷裂是很多斷裂中最為顯著的一個，它幾乎橫跨了整個蘇門答臘島嶼，全長大約1650km，為NW走向右旋純走滑斷裂。北邊是始于安德曼海的弧后盆地，南邊一直延伸到巽他海峽的周邊，作為走滑斷裂帶，它是世界上最大的，并且在地理位置上基本類似火山弧分布。Sieh和Natawidjaja針對蘇門答臘斷裂的研究認(rèn)為，可以高度分割該斷裂為19個小段。之前的科學(xué)研究認(rèn)為，小段過短會該地區(qū)只能發(fā)生單一地震，并且也不會發(fā)生太大的震級。評估蘇門答臘斷裂滑動速率，主要是因?yàn)檫x擇的位置、方法等的差異，最終也會導(dǎo)致不一樣的評估結(jié)果。Bellier等人借助對地貌錯移特征的檢查，最終滑移測量評估蘇門答臘的斷層，結(jié)果表明：蘇門答臘斷裂在2°N的滑動速度是23±2mm/年，沿南邊在5°S減少到6±4mm/年。Seih等人以河流錯移量為基礎(chǔ)，來對蘇門答臘斷裂系統(tǒng)的位置，位于巽他海峽的位置處，斷裂的滑移速率小于10mm/年，而向北其斷裂的滑移速率則不斷增大，到蘇門答臘北部多峇湖附近，其斷裂的滑移速率達(dá)到了23±2mm/年。雖然各自的方法與具體數(shù)值不同，但對于蘇門答臘斷裂的運(yùn)動趨勢的結(jié)果是一致的，從西北到東南，蘇門答臘斷層的滑動速度逐漸減小。

3地震分布

巽他海溝之所以會成為地球上有著最為激烈的地震活動的區(qū)域之一，是因?yàn)楹芏喟鍓K之間的相對運(yùn)動，還有其極為復(fù)雜的構(gòu)造背景?！疤K門答臘周邊的地震活動包括俯沖板塊上的擠壓型地震，蘇門答臘斷層上的走滑型地震，俯沖巖石圈內(nèi)部的深部地震，以及火山地震等各種震源地震。”[3]

2004年發(fā)生了蘇門答臘-安德曼大地震，震源在錫默盧島的東北方位，9.1-9.3的震級。發(fā)生的最大錯位是位于Banda Aceh ，并達(dá)到15米的深度和1300千米的長度，這一地震斷裂也是如今已知中最長的。Satish等人的看法是，2004大地震的大型逆沖斷裂位置在大洋地幔的內(nèi)部，引發(fā)這一次特大地震的原因在于殼幔之間發(fā)生強(qiáng)耦合，最終造成地幔巖石發(fā)生脆性破裂。在地震發(fā)生之前，人們普遍認(rèn)為特大逆沖斷層地震發(fā)生可能性更大的是在更為年輕的俯沖洋殼的區(qū)域，這里匯聚速率較大。但2004年蘇門答臘-安達(dá)曼大地震卻打破了這一說法，因?yàn)榈卣鹗窃谀挲g較老的俯沖洋殼周邊發(fā)生的，且這里的匯聚速率較為緩慢。所以說，俯沖速度緩慢區(qū)域一樣也是有可能發(fā)生特大型地震。

2005年尼那斯-錫默盧地震在尼那斯島的東北部發(fā)生，震級為Mw8.7級。2004年和2005年的兩次大地震能夠記錄的已知的最大地震。對比兩次大地震，在蘇門答臘和安德曼群島之間，俯沖洋殼的年齡也發(fā)生了變化，由60Ma增加到90Ma，這或許對逆沖板塊之間的耦合機(jī)制造成了影響，所以兩次大震之間存在一些不同之處。兩次大地震發(fā)生之后引發(fā)了不同的海嘯狀況，這促使人們開始高度重視地震和海嘯之間的關(guān)系，還有研究影響海嘯大小的諸多因素。通過對比研究，發(fā)現(xiàn)二者之間存在的不同之處在于，一是地震破裂不同；二是不同的海嘯產(chǎn)生機(jī)理。研究結(jié)果表明，沉積性質(zhì)會對俯沖板塊邊界處的地震破裂產(chǎn)生影響，也會影響到海嘯危害和楔形體構(gòu)造發(fā)展。Thorne提出，關(guān)于未來大地震的邏輯區(qū)域主要是沿著蘇門答臘斷層和2005年地震破裂的南東處；1833年發(fā)生大地震的毗鄰區(qū)域有可能正在積累大量應(yīng)力，提高印度洋區(qū)域海嘯預(yù)警能力，需要全球性努力，從而給出蘇門答臘俯沖區(qū)未來大型逆沖地震的必然性。

4結(jié)束語

本文詳細(xì)分析了蘇門答臘地區(qū)的地震活動和斷裂構(gòu)造，主要是根據(jù)近年來有關(guān)這一地區(qū)的世界性研究成果，同時進(jìn)行了總結(jié)和梳理。總而言之，印度洋區(qū)域有必要進(jìn)一步提高海嘯預(yù)警能力，當(dāng)然這也需要全球施以援手，共同努力。

參考文獻(xiàn)

[1]JeffreyJM，GregeryCB.ArogueearthquakeoffSumatra[J].Science，2012，336：1118-1119.

[2]陶春輝，戴黎明，孫耀，等.印尼附近海域地震海嘯發(fā)生的構(gòu)造背景綜述[J].海洋學(xué)研究，2008.26（2）： 59-66.

[3]Hamilton W.Tectonics of the Indonesian Region[M].U.S.Govt.Print，1979：330-335.