大木圣子

（東京大學(xué)地震研究所）

地震學(xué)科普之窗（四）
——海嘯的發(fā)生機(jī)制＊

大木圣子

（東京大學(xué)地震研究所）

在海邊出生長大的我非常喜歡夏天的海。遙遠(yuǎn)的水平線，閃著波光的水面，等距離排列的白浪，令人暢快的海浪回聲。我在想象著今年夏天要去哪里，萊先生把我從這一空想中喚回到現(xiàn)實(shí)。

1 海嘯的恐怖程度

萊助教好啊，文科出身，擅長古文吧。

大地君哎，還算可以。

這好像是記載災(zāi)害的古文獻(xiàn)。我嘩啦嘩啦地翻著書，看到了描繪海嘯災(zāi)害的災(zāi)害圖畫，我不由自主地停住手。令人毛骨悚然的畫面讓我震驚。

萊助教這是明治三陸地震海嘯的災(zāi)害圖畫（圖1）。1896年6月15日晚8時(shí)左右三陸近海發(fā)生的大地震引發(fā)了大海嘯。據(jù)說死亡約2萬人，沖走、全毀、半毀房屋1萬多戶，是日本海嘯災(zāi)害史上最大的一次災(zāi)害。

大地君我想起了旅游者拍攝的2004年蘇門答臘近海地震造成的海嘯的印象。在旅館房間拍攝的人向海邊的人們大喊：“快跑！快跑！”但海邊浴場的人們卻滿不在乎地看著白浪，接下來的瞬間，他們都被海嘯吞沒了。當(dāng)然，拍攝者的喊叫聲傳不到海邊，但為什么高達(dá)數(shù)米的海嘯涌來時(shí)，海邊的人們卻只會(huì)看著白浪呢？

萊助教這是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。讓我們來了解一下關(guān)于海嘯的知識(shí)，海嘯的發(fā)生機(jī)制，海嘯與普通海浪的區(qū)別，海嘯所具有的破壞力。就應(yīng)該能夠回答你剛才的疑問了。

2 海嘯的發(fā)生機(jī)制

萊助教首先，我們來考察一下能引發(fā)海嘯的地震。板塊運(yùn)動(dòng)與地震發(fā)生有什么關(guān)系呢？

大地君以每年數(shù)厘米緩慢速度俯沖的海洋板塊的一部分，與陸地板塊挨著，保持著沒有俯沖的界限，突然一下子剝落下來的就是“板間地震”。

大地君在白紙板上畫出了俯沖板塊圖（圖2）。

萊助教正像我們?cè)凇暗卣鹋c地震動(dòng)、震級(jí)與烈度”（國際地震動(dòng)態(tài)，2011年第9期——編者注）中學(xué)過的那樣，地震是斷層發(fā)生的劇烈滑動(dòng)。在板間地震中，我們把海洋與陸地板塊的邊界作為斷層面（圖2a）。而把部分接合的地方稱之為“固著”。固著的板塊一俯沖，陸地一側(cè)的海底面的情況會(huì)怎樣呢？

圖1 明治三陸地震海嘯的災(zāi)害圖

圖2 海洋板塊俯沖和地震發(fā)生引起的地形變

大地君在海溝附近，陸地板塊的海底面會(huì)不會(huì)慢慢凹下（圖2b）？

萊助教是的。我們把地表面凹下叫做“沉降”。另一方面，我們觀測(cè)到，在陸地板塊從海溝處離開的地方，地面有凸起的“隆起”。

大地君板塊彎曲和正中隆起與凸起現(xiàn)象是相同的。所謂地震的發(fā)生，就是固著部分脫開，陸地板塊一下子返彈回來。于是，地震發(fā)生了，沉降的地方隆起，隆起的地方沉降（圖2c）。

萊助教我們把這種海底面或地表的運(yùn)動(dòng)叫做“地形變”。這種地形變使海水面將會(huì)怎樣呢？

大地君海水會(huì)像海底面的地形變一樣，一下子移動(dòng)起來。這一海水塊上下方向的移動(dòng)就觸發(fā)海嘯了吧？

萊助教僅僅是部分的邊沉降邊隆起，海水面平緩地返回，這種海水向各個(gè)方向涌動(dòng)的現(xiàn)象就是海嘯。壓縮波到來的海嘯和膨脹波到來的海嘯你好像已經(jīng)知道了吧！

大地君是的。在圖2c中，海溝左側(cè)的區(qū)域?qū)⑹桥蛎洸?，右?cè)區(qū)域是壓縮波，海嘯就到達(dá)了。

3 海嘯與普通海浪的區(qū)別

萊助教在圖2中，也可以看出海嘯與普通海浪的區(qū)別呀。你知道一推壓一拉張海浪的波長嗎？也就是從波頭到波頭的距離是多少？

大地君再長也就是幾米吧。但是，海嘯的波長，從圖上看，也許會(huì)有幾公里長？

萊助教長的有時(shí)會(huì)達(dá)數(shù)百公里呢。還記得2010年2月南美智利地震嗎？襲擊震源附近村莊的海嘯給人們的印象是，現(xiàn)場就像“眼鏡蛇背著海沖過來”一樣，昂著頭，其背后大量的海水像尾巴一樣背著，一下子沖過來。

大地君海嘯的海浪與又推又拉的海浪是根本不同的呀，若是推，很快就持續(xù)的推。

萊助教這似乎就可以明白了，海邊的人為什么沒有注意到海嘯呢？

大地君如果是與海面同高度的話，海嘯的前端與普通浪頭之間沒有什么區(qū)別的。海嘯發(fā)生時(shí)，有大量的達(dá)幾公里的水塊接續(xù)著，當(dāng)它們達(dá)到沿岸時(shí)，就會(huì)形成大量的水流持續(xù)蜂擁而至。

萊助教蜂擁而至的威力是巨大的。是呀，即便是大地君也一定是無法承受50 cm的海嘯的呀。

大地君啊？有那么厲害嗎？就連膝蓋高的水，大人也站不住嗎？！

萊助教想象一下，在推壓與拉張的海波中站立是不可能的，就像在激流中孤零零站著一個(gè)人那樣。

大地君再次被震驚。

4 新堂教授的簡單提問

新堂教授看了大地君關(guān)于海嘯的調(diào)研報(bào)告。

新堂教授看來你已經(jīng)理解了關(guān)于海嘯的波長或者說膨脹波和壓縮波的由來等問題了。你也閱讀了災(zāi)害圖畫的古書籍，那么關(guān)于地震的晃動(dòng)是怎樣描寫的呢？

大地君書中提到，“共有13次地震，不過都是微震?！蹦菢哟蟮暮[，卻寫著“微震”，很意外。

新堂教授是呀，這就是我這次的問題，考慮考慮吧。

明治三陸地震中發(fā)生那樣的海嘯災(zāi)害，而地震本身的晃動(dòng)卻不大，這與普通地震有什么區(qū)別？

大地君是的，我們都知道，有一種地震被稱之為“海嘯地震”。地震一發(fā)生，就會(huì)產(chǎn)生各種不同周期的波。在海嘯地震中，由于人體能感到的那種短周期的晃動(dòng)很少，即便體感晃動(dòng)的“烈度”很小，也會(huì)發(fā)生大海嘯。

新堂教授為什么短周期會(huì)很少呢？

大地君是因?yàn)閿鄬又械钠屏咽蔷徛M(jìn)行的。在“地震與地震動(dòng)、震級(jí)與烈度”中的“緩慢的地震”部分就學(xué)習(xí)過。普通的大地震，斷層的破壞時(shí)間只有1～2min，但海嘯地震中斷層的破壞時(shí)間卻長達(dá)5～10min。因此，地形變量也大，所以海嘯變得更大。

新堂教授再好好研究吧。關(guān)于海嘯，還有很多必須掌握的知識(shí)，繼續(xù)努力，還要拿報(bào)告給我看。

海嘯的發(fā)生機(jī)制可以從地震就是斷層運(yùn)動(dòng)這一點(diǎn)進(jìn)行考察。在學(xué)習(xí)中，理解海嘯的波長與普通海浪的不一樣，膨脹波發(fā)生場所和壓縮波到來場所。一次蜂擁而至持續(xù)涌瀉的海嘯，其破壞力超乎我的想象。這是記載著這些災(zāi)害圖畫的古書籍，古人是帶著怎樣的想法來描述這些的呢？學(xué)了災(zāi)害學(xué)更加使我感到，他們的想法也和我的想法一樣，讓后世之人，不要再遭遇這樣的經(jīng)歷。

摘譯自：地震本部ニュース.2010年8月號(hào).第3卷第4號(hào)：8-11

原題：謎解き地震學(xué)－－津波発生のメカニズム

網(wǎng)址：http：∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp／charade／

（北京市地震局 彭 巖 譯，盧振恒 校）

（譯者電子信箱，彭 巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

E；

10.3969／j.issn.0235-4975.2011.11.011

2011-03-16。