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南极洲大陆及其周边海域是无震区吗? 精选

已有 5770 次阅读 2021-8-13 17:22 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

我们知道,做科普很难,做地震科普更难,通常看正儿八经地震科普文章的读者寥寥。我觉得要吸引更多的读者,地震科普要趁热点。这不,812日(UTC)在位于南极洲(见附录)板块附近的南桑威奇群岛发生M7.5地震(M 7.5 - South Sandwich Islands region,图1),我赶点写就这篇博文,以更好地科普有关地震知识。

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1 M7.5地震震中位置(蓝圈所示)

长期以来, 在吃瓜群众中流传着“南极大陆及其周边海域是无震区”的说法,果真如此吗?要回答此问题,得让科学事实说话,正所谓流言止于科学嘛。

19 世纪南极洲大陆还没有地震监测台站,人们就已经了解到迪塞普申岛的地震活动(Kaminuma2008)。自1957 年国际地球物理年(IGY)以来,开始在南极洲大陆布设地震监测台站,初期对南极洲地震的了解仅仅局限在和埃里伯斯火山、迪塞普申岛等火山活动相关的地震活动。以后, 随着南极洲台站数目的增加,监测到南极洲大陆发生的一些小震,其中4.0 级左右的地震每隔几年发生一次在全球地震台网及区域地震台阵建成之后, 在南极大陆及其周边区域监测到越来越多的构造地震(田宝峰等,2012),其中最大一次是 1998325日巴勒尼群岛MW8.1地震。田宝峰等(2012)给出了南纬50°以内国际地震中心(ISC)公布的1960—2008M≥3.0美国国家地震中心(NEIC)公布的2008—2011 M≥4.0地震分布(2)。可看出南极大陆及其周边海域地震活动从极点向外呈增强趋势。

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2 南极大地构造示意图及地震活动性分布(田宝峰等,2012 

南极洲由东南极克拉通横贯南极山脉褶皱带威德尔海和罗斯海中新生代盆地以及西南极中新生代褶皱带等大地构造单元组成。在独特的构造环境下, 南极洲板块几乎大部被发散边界包围, 只有很少一部分是由汇聚和() 转换边界包围。发散边界是环南极洲地震带的特征, 占板块边界的92%汇聚边界位于南设得兰群岛的西北不到总边界的2%转换边界沿着斯科舍次级板块不到总边界的7 %

斯科舍次级板块位于南极洲板块和南美洲板块之间,在两板块的南北夹击下,该次级板块的地震活动十分强烈。我们围绕该次级板块,划定了南桑威奇群岛地震区(图3812日发生的M7.5地震,位于该地震区下面,以该地震区为代表,说明南极洲大陆及其周边海域的地震活动特征。

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3 南桑威奇群岛地震区地震构造图

南桑威奇群岛地震区,自1921913日起开始有地震记录。该地震区在当前地震周期共发生了3次标志性地震(秦四清等,2016),分别是1929627日南桑威奇海沟MS7.8地震、1964526日南桑威奇群岛MW7.8地震、20131117日斯科舍海域MW7.8地震。根据多锁固段脆性破裂理论,可建立各标志性地震之间的力学联系(图4)。

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4 误差修正后南桑威奇群岛地震区1921.9.132021.8.13之间ML ≥ 7.0地震的CBS与时间关系

从图4看出,要修正的CBS误差值(D)较大,反映出1921913日前有大量地震未被记录。不过,好在我们的理论不必从零开始,可从任一次标志性地震启航,且D能被有关公式确定。该地震区相邻两次标志性地震的时间间隔约为35年和49年,与其他板间地震区相比,间隔时间较短,这意味着该地震区标志性地震具有较短周期的特征。这一特征决定了其间的预震具有频度较高和强度较大的特点。因此,谁再说南极洲大陆及其周边海域是无震区或地震活动弱的地区,恐怕南桑威奇群岛地震区第一个跳出来不答应。

根据我们提出的主震判识准则,可知2013MW7.8地震仅是一次标志性地震而非主震,故南桑威奇群岛地震区存在第3锁固段,当其被加载至峰值强度点时,应发生下一次标志性地震。根据我们提出的震级约束条件,预判该标志性地震震级为MW7.8~8.3;在该标志性地震发生前,该地震区还将发生多次不超过MW7.6的预震。我们确定的锁固段破裂门槛震级为ML7.0,故确认20210812日南桑威奇群岛M7.5地震为第3锁固段破裂事件,是一次预期的预震。该震发生后,目前该地震区的CBS监测值仍距该标志性地震的临界CBS值尚远,谈其发生为时尚早。

美国地震学家的研究表明,南桑威奇群岛M7.5 地震是由斯科舍俯冲带深度约63 km处的逆冲破裂所致, 该震的规模通常约为100 km x 35 km(长 x 宽)。震源机制解表明,滑移发生在走向东-东南向、向西南倾斜的浅倾断层,或走向西北向、向东北倾斜的陡倾断层。在这次地震的位置,南美洲板块向西俯冲到斯科舍板块和南桑威奇微板块之下;南美洲板块相对于南桑威奇微板块以约71 mm/a的速度俯冲。

附录:南极洲(Antarctica)简介

南极洲(附图1),围绕南极的大陆,地球七大洲之一。位于地球南端,四周被太平洋、印度洋和大西洋所包围,边缘有别林斯高晋海罗斯海阿蒙森海威德尔海等。南极洲由大陆、陆缘冰、岛屿组成,总面积1424.5万平方公里,其中大陆面积1239.3平方公里陆缘冰面积158.2万平方公里,岛屿面积7.6万平方公里。全境为平均海拔2350米的大高原,是世界上平均海拔最高的洲。

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附图1  南极洲地图

(图片引自网络,无商业目的,在此致谢!)

参考

田宝峰,杨建思,刘莎,郑钰,姜旭东,徐志强.2012.南极地震学研究进展.地震学报,34(2):267-279.

K. Kaminuma. 2008. 南极及周边海域的地震活动性.世界地震译丛. (3):57-64. 

秦四清,李培,杨百存,薛雷,吴晓娲. 2016. 环太平洋、大洋海岭与大陆裂谷地震带主要地震区主震事件判识. 地球物理学进展.31(2):0574-0588.

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