（廣西壯族自治區(qū)地震局 張華 譯；河北省地震局 王曉山 校；中國(guó)地震局地球物理研究所 王輝 復(fù)校）

（譯者電子信箱，張華：huazhang1222＠163.com）

最近一些大地震如2014年4月1日智利地震之前的地震活動(dòng)分析結(jié)果揭示，一些大地震是有可能被預(yù)測(cè)的。

大地震之前是否有可測(cè)量的、明顯的前兆異常來(lái)警示我們？一直以來(lái)，前震被認(rèn)為是地震預(yù)測(cè)最有希望的指標(biāo)。至少一半以上的大地震有前震，但這些前震很難從非前兆地震活動(dòng)中區(qū)分出來(lái)。2014年4月1日智利地震及近期其他大地震的前震活動(dòng)表明，大地震前可能存在可觀測(cè)的前兆異常。

地震相互作用的統(tǒng)計(jì)模型表明，當(dāng)區(qū)域地震活動(dòng)水平很高時(shí)，大地震最有可能發(fā)生［1－4］。然而，同樣的模型也表明，任一給定地震成為前震的概率是低的，因?yàn)樾≌鹬蠼?jīng)常并無(wú)大震發(fā)生。

2011年日本東北MW9.0 地震數(shù)據(jù)表明，一些板緣大地震孕震過(guò)程中出現(xiàn)的前兆是可以探測(cè)的。該地震發(fā)生前23天，一連串小地震開(kāi)始以每天幾千米的速度向未來(lái)主震震源區(qū)遷移；主震前2天，在主震的成核點(diǎn)10km 范圍內(nèi)發(fā)生MW7.3地震（圖1a）。從MW9.0地震后取得的海底大地測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)看，在前震序列活動(dòng)過(guò)程中斷層已緩慢滑動(dòng)［5－6］，但主震發(fā)生前監(jiān)測(cè)到斷層不再緩慢滑動(dòng)［7］。Bouchon等人認(rèn)為，大約70%的板緣地震主震前幾個(gè)月有類似序列活動(dòng)［8］。由此來(lái)看，某些大地震或許是可以預(yù)測(cè)的。

這種新的樂(lè)觀主義受到兩個(gè)主要的科學(xué)和實(shí)踐問(wèn)題的限制。首先，在缺少最大主震的震群中識(shí)別主震前出現(xiàn)的較高地震活動(dòng)水平依然是困難的［9］。日本東北地震的前震可能是一個(gè)隨機(jī)序列，隨后它觸發(fā)了主震［10］。如果是這樣，前震的預(yù)測(cè)效果是有限的，因?yàn)檫@樣的隨機(jī)序列通常不會(huì)引發(fā)更大的主震。但是，根據(jù)海底大地測(cè)量數(shù)據(jù)推斷的緩慢滑動(dòng)的范圍更廣，因此它可能是潛在的可預(yù)測(cè)的前兆過(guò)程。但遺憾的是，海底數(shù)據(jù)過(guò)于稀疏，不能給出滑動(dòng)的唯一解釋。

其次，海底測(cè)量數(shù)據(jù)缺乏是影響揭示俯沖帶斷層活動(dòng)的微弱前兆信號(hào)的現(xiàn)實(shí)障礙。直至日本東北地震之后，才用船回收儀器得到與這次地震有關(guān)的近海大地測(cè)量數(shù)據(jù)。近海洋底俯沖帶形變的實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)是用以進(jìn)行超前預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。建立和維護(hù)這樣的近海觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上是可行的，但需要建設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施［11－13］。

評(píng)估2014年4月1日MW8.1智利北部大地震之前是否存在前兆異常是困難的。在主震之前2 周，在板塊邊界的大型逆沖斷層附近發(fā)生了中強(qiáng)近海地震。類似于日本東北地震，主震前2周地震序列以每天幾千米的速度遷移至4月1日主震發(fā)生的位置（圖1b）。該序列位于一個(gè)公認(rèn)的地震空區(qū)（很長(zhǎng)一段時(shí)間沒(méi)有大地震的區(qū)域，但該區(qū)域具備發(fā)生大地震的條件）。該空區(qū)發(fā)生的最近一次板緣大地震是1877年。

圖1 是不是地震前兆？（a）2011年發(fā)生在板塊邊界俯沖帶的日本東北MW9.0地震序列；（b）2014年4月1日智利北部MW8.1地震；（c）1997年智利中部的地震序列。紅點(diǎn)表示大地震震中，橙色震源機(jī)制用來(lái)說(shuō)明前震的斷層產(chǎn)狀（1997年地震序列之后無(wú)大震），箭頭指示遷移方向。每幅圖右側(cè)為用顏色表示的前震的震源深度（紅色：5～15km；棕色：15～25km；綠色：25～35km）

面對(duì)前震序列，當(dāng)?shù)孛癖姾涂茖W(xué)團(tuán)體戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。由于對(duì)地震序列遷移沒(méi)有可靠的科學(xué)依據(jù)，當(dāng)局只能通知大家關(guān)注這次不尋常的地震活動(dòng)，提醒人們應(yīng)該時(shí)刻防備這個(gè)地區(qū)的大地震［14］。這次地震造成的傷亡相對(duì)較少?？赡茴A(yù)示一個(gè)更大的地震將貫穿剩余的80%的地震空區(qū)。

把智利北部和日本東北地震序列（圖1a和圖1b）與1997年智利中部的科金博地震序列（圖1c）進(jìn)行對(duì)比，地球物理學(xué)家和當(dāng)?shù)孛癖姸济媾R困惑。1997 年科金博地震的震級(jí)、頻度、斷層產(chǎn)狀與2014年智利北部地震類似，且發(fā)生在地震空區(qū)內(nèi)，該空區(qū)最近一次大震發(fā)生在1943年。然而，迄今為止，該地震序列并未再發(fā)生更大地震。

將地震活動(dòng)和構(gòu)造背景相結(jié)合，可以為判斷其是否是即將發(fā)生主震的前震序列提供參考。以上3個(gè)地震序列都持續(xù)了幾周，并以每天幾千米的速度沿板塊邊界遷移，這些地震分布在板間滑動(dòng)的巨型俯沖面上20km左右的深度，其釋放的總能量相當(dāng)于MW6.8或更大的地震。然而，日本東北和智利北部地震與智利中部地震有2點(diǎn)不同。大地測(cè)量數(shù)據(jù)表明，日本東北地震和智利北部地震序列發(fā)生在摩擦閉鎖的板塊邊界。這2個(gè)地區(qū)在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)都沒(méi)有發(fā)生過(guò)大地震，所以這些地區(qū)應(yīng)該存在很高的應(yīng)變積累。智利中部地震序列附近的大地測(cè)量數(shù)據(jù)表明，這一區(qū)域的俯沖板塊不像其他地區(qū)閉鎖得那么緊［15］。自上一次大震后的時(shí)間相對(duì)較短（54年），積累了較少的應(yīng)力。由于缺乏海洋大地測(cè)量數(shù)據(jù)，尚不清楚這2個(gè)智利地震序列是否發(fā)生在板塊邊界慢速滑動(dòng)過(guò)程中。

盡管地震能否被預(yù)測(cè)仍是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，但現(xiàn)在也許有一些樂(lè)觀的理由。如果投入儀器觀測(cè)設(shè)備，并將陸地與海上的地震和大地測(cè)量資料進(jìn)行結(jié)合，則可以監(jiān)測(cè)板塊邊界大震前的慢速滑動(dòng)和地震遷移的孕育過(guò)程。無(wú)論這些觀測(cè)是否能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的地震預(yù)測(cè)，我們都需要搜集更多的資料。

文獻(xiàn)來(lái)源：Brodsky E E，Lay T.Recognizing foreshocks from the 1April 2014Chile earthquake.Science，2014，344（6185）：700－702.doi：10.1126/science.1255202

［1］Jones L M，Molnar P.Frequency of foreshocks.Nature，1976，262：677－679

［2］Abercrombie R E，Mori J.Occurrence patterns of foreshocks to large earthquakes in the western United States.Nature，1996，381：303－307

［3］Helmstetter A，Sornette D.Foreshocks explained by cascades of triggered seismicity.J.Geophys.Res.，2003，108（B10）：2457.doi：10.1029/2003JB002409

［4］Felzer K R，Abercrombie R，Ekstr?m G.A common origin for aftershocks，foreshocks，and multiplets.Bull.Seis.Soc.Amer.，2004，94：88－89

［5］Ito Y，Hino R，Kido M，et al.Episodic slow slip events in the Japan subduction zone before the 2011 Tohoku－Oki earthquake.Tectonophysics，2013，600：14－26

［6］Kato A，Obara K，Igarashi T，et al.Propagation of slow slip leading up to the 2011 MW9.0Tohoku－Oki earthquake.Science，2012，335：705－708

［7］Hino R，Inazu D，Ohta Y，et al.Was the 2011Tohoku－Oki earthquake preceded by a seismic preslip？Examination of seafloor vertical deformation data near the epicenter.Mar.Geophys.Res.，2013.doi：10.1007/s11001－013－9208－2

［8］Bouchon M，Durand V，Marsan D，et al.The long precursory phase of most large interplate earthquakes.Nat.Geosci.，2013，6：299－302

［9］Holtkamp S G，Pritchard M E，Lohman R B.Earthquake swarms in south America.Geophys.J.Int.，2011，187（1）：128－126

［10］Marsan D，Enescu B.Modeling the foreshock sequence prior to the 2011，MW9.0Tohoku，Japan，earthquake.J.Geophys.Res.，2012，117：B06316

［11］Barnes C R，Best M M R，Johnson F R，et al.Challenges，benefits，and opportunities in installing and operating cabled ocean observatories：Perspectives from NEPTUNE Canada.IEEE J.Oceanic Eng.，2013，38：144－157

［12］Monastersky R.Tsunami forecasting：The next wave.Nature，2012，483：144－146

［13］Bürgmann R，Chadwell C D.Seafloor geodesy.Annu.Rev.Earth Planet.Sci.，2014，42：509－534

［14］Smith A.Experts in Chile fear catastrophe as 300quakes hit in one week.NBC News，（2014－03－25）.http：∥www.nbcnews.com/storyline/chile－earthquake/expertschile－fear－catastrophe－300－quakes－h(huán)it－oneweekn61531

［15］Vigny C，Rudloff A，Ruegg J－C，et al.Upper plate deformation measured by GPS in the Coquimbo Gap，Chile.Phys.Earth Planet.Inter.，2009，175：86－95