劉吉夫 石 瑤 鄧志飛

（中國北京100875北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院）

2015年4月25日尼泊爾8.1級特大地震科學(xué)問題探討

劉吉夫 石 瑤 鄧志飛

（中國北京100875北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院）

2015年4月25日14時11分（北京時間），尼泊爾發(fā)生8.1級特大地震，截至4月29日，地震造成5 200多人死亡。地震引發(fā)的雪崩、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害非常嚴(yán)重，致使尼泊爾8.1級特大地震具有“震級大，余震少，救援難度大，影響范圍廣”的災(zāi)害特點(diǎn)。本文通過跟蹤分析研究地震暴露出來的種種現(xiàn)象和問題，探討了隱藏在現(xiàn)象和問題背后的幾個主要科學(xué)問題，即地震成因問題，宏觀震中問題，地震是否預(yù)測的問題等，旨在拋磚引玉，共同推進(jìn)地震科學(xué)研究向前發(fā)展。

特大地震；地震成因；宏觀震中；地震預(yù)測；尼泊爾

0 引言

2015年4月25日14時11分（北京時間），尼泊爾發(fā)生8.1級特大地震，震中位于加德滿都和博克拉之間，距離中國最近距離不足50km。本次地震震源深度相比歷史上在尼泊爾及其周邊發(fā)生過的多次強(qiáng)震而言，屬于淺源地震，因而對尼泊爾、印度和中國造成極大破壞。據(jù)尼泊爾內(nèi)政部公布的數(shù)據(jù)，截至4月29日，地震已造成5 200多人死亡，超過1萬多人受傷，尼泊爾全國近1/4人口成為災(zāi)民。地震造成中國25人死亡，4人失蹤，印度61人死亡。強(qiáng)震波及珠穆朗瑪峰，引發(fā)雪崩等次生災(zāi)害，導(dǎo)致部分營地被埋。強(qiáng)震導(dǎo)致的滑坡、泥石流、冰湖等次生災(zāi)害致使中國、尼泊爾等高海拔山區(qū)交通中斷，成為“孤島”。尼泊爾地震災(zāi)害特點(diǎn)，可以借用中國汶川8.0級地震來概括：震級大，余震少，救援難度大，影響范圍廣。

尼泊爾8.1級特大地震發(fā)生后，中國、印度、美國、法國、日本等國家派出重裝救援隊參與抗震救災(zāi)。許多非政府組織也迅速行動，奔赴尼泊爾地震災(zāi)區(qū)參加搶險救援。聯(lián)合國在尼泊爾的協(xié)調(diào)辦公室發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢，組織協(xié)調(diào)各國救援力量，爭分奪秒，分片推進(jìn)，最大限度挖掘和搶救幸存者。可以說，尼泊爾地震又一次將全世界的手緊緊握在一起了。

除了上述地震災(zāi)害特點(diǎn)和因地震給世界來許多改變外，作為科學(xué)工作者，我們更應(yīng)該關(guān)注本次地震的科學(xué)問題。這些科學(xué)問題對于中國和尼泊爾的地震科學(xué)研究，乃至青藏高原、地中?！柴R拉雅地震帶的地震科學(xué)研究都將起到有力的推動作用。

1 地震成因

地震成因?qū)τ诳拐鹁葹?zāi)、恢復(fù)重建以及地震危險性分析等具有重要意義，可以說，它是解開尼泊爾8.1級特大地震奧秘的一把關(guān)鍵鑰匙。

首先，我們從尼泊爾所處大地構(gòu)造背景討論地震成因問題。從大地構(gòu)造角度看，尼泊爾8.1級特大地震無疑是印度板塊向北與歐亞板塊俯沖、碰撞擠壓造成的結(jié)果。這兩個板塊從距今約（55—65）Ma開始不斷碰撞擠壓，最終形成現(xiàn)在著名的北西—南東方向展布的喜馬拉雅構(gòu)造帶（Pearson，2005）（圖1）。

喜馬拉雅構(gòu)造帶至今仍處于強(qiáng)烈推擠過程中，由主中央逆沖斷裂（MCT）、主邊界逆沖斷裂（MBT）和主前緣逆沖斷裂（MFT）組成，三者自北往南依次分布。MCT動在距今（30—23）Ma前已經(jīng)活動，晚中更新世—上新世時，縮短作用向南發(fā)展到MBT，上新世—全新世又發(fā)展到MFT。可以看出，喜馬拉雅構(gòu)造帶是一個由北向南發(fā)展的前展式逆沖斷裂系。MBT和MFT晚第四紀(jì)以來仍在活動，尤其是其南部最新活動邊界MFT活動性最強(qiáng)（鄧起東，2014）。

圖1 尼泊爾地質(zhì)構(gòu)造 （引自Pearson，2005）Fig.1 Geological structure map of Nepal （quoted from Pearson，2005）

那么，問題就來了，尼泊爾8.1級特大地震的發(fā)震斷層在哪里？是由哪條逆沖斷裂引起抑或形成于3條逆沖斷裂共同組成的滑脫面呢（圖2）？

震源機(jī)制解往往能初步回答這個問題。中國地震局地球物理研究所公布的尼泊爾8.1級特大地震的震源機(jī)制解認(rèn)為，規(guī)模最大、最主要的一次破裂事件是由西北向震中東南方向傳播（中國地震局地球物理研究所，2015）。這意味著地震破裂基本沿喜馬拉雅構(gòu)造帶方向發(fā)展。而中國地震局地質(zhì)研究所公布的震源機(jī)制解顯示，主破裂面走向為289.3°，最大滑動量為5 m，發(fā)震斷層面上的破裂主要集中于初始破裂點(diǎn)東側(cè)區(qū)域，也就是說，破裂由西向震中東部發(fā)展，最大破裂發(fā)生在震中東部（中國地震局地質(zhì)研究所，2015）。這是不是意味著，除了北西—南東向的MCT、MBT、MFT等已知大型逆沖斷裂有可能是發(fā)震斷層外，還可能存在不為人知的近東西向隱伏發(fā)震斷層？

圖2 尼泊爾加德滿都地區(qū)大地構(gòu)造剖面（引自Pearson，2005）（圖示MCT、MBT、MFT在地殼深部形成一條巨大的滑脫面）Fig.2 Tectonic structure profle of Kathmandu region （quoted from Pearson，2005）

Dixit、Kayal和焦立果等證實這種可能性很大。Dixit通過研究尼泊爾歷史地震與逆沖斷裂的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，這些地震與逆沖斷層的活動密切相關(guān)，地震活動分布在主要逆沖斷層之間的地殼構(gòu)造區(qū)內(nèi)平行構(gòu)造上，以及構(gòu)造區(qū)內(nèi)的橫向構(gòu)造上（Dixit，1998）。Kayal則通過喜馬拉雅構(gòu)造帶內(nèi)地震精定位研究，發(fā)現(xiàn)大量地震的震源深度小于30km，特別叢集在10—20km深度的高角度逆沖斷層附近。結(jié)合一些地震的震源機(jī)制解分析表明，有一部分強(qiáng)震的確發(fā)生在與喜馬拉雅構(gòu)造帶橫交的構(gòu)造上（Kayal，2001）。焦立果等（2014）通過計算中國大陸及巖石圈磁場分布，也得到類似結(jié)論。

我們將此次地震中房屋破壞、人員傷亡及地震導(dǎo)致的次生地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量最多的區(qū)域連成一條線，發(fā)現(xiàn)這條近東西向的連線從尼泊爾博克拉一直延伸到中國定日縣絨轄鄉(xiāng)，因此可以推測，是近東西向隱伏斷層產(chǎn)生的地震動作用導(dǎo)致這種震害結(jié)果。而該隱伏斷層的具體位置，需要后期開展科學(xué)考察才能定論。

由此可見，尼泊爾8.1級特大地震成因復(fù)雜，將是一項有趣的前沿研究課題。

2 宏觀震中在哪里

在尼泊爾8.1級地震烈度分布圖正式公布以前，宏觀震中位置是一直困擾廣大地震學(xué)家、救援專家以及決策者的一個難題。只有知道破壞最嚴(yán)重的地方在哪里，救援力量才能知道往哪里集中開展生命搜救工作；政府部門才能知道救災(zāi)物資最需要優(yōu)先調(diào)往哪里；科學(xué)家才能知道，本次地震最大烈度分布在哪里。

從目前掌握的情況來看，加德滿都谷地西南邊災(zāi)情很嚴(yán)重，80%的房屋遭到破壞，死亡2 000多人。據(jù)聯(lián)合國在尼泊爾的協(xié)調(diào)辦事機(jī)構(gòu)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，震中附近博克拉、Lamjung等地災(zāi)情也很嚴(yán)重。中國西藏自治區(qū)抗震救災(zāi)指揮部發(fā)布的信息顯示，位于中尼邊境的吉隆縣吉隆鎮(zhèn)、聶拉木縣樟木鎮(zhèn)破壞嚴(yán)重，而且地震導(dǎo)致山體滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，致使樟木鎮(zhèn)一直處于與外界失聯(lián)的孤島狀態(tài)。

根據(jù)中國科學(xué)院、國土資源部以及美國NASA的遙感分析和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，沿著中尼邊境，尤其是從尼泊爾博克拉到中國定日縣一線，地震導(dǎo)致的次生地質(zhì)災(zāi)害相當(dāng)嚴(yán)重，地表破裂發(fā)育，說明宏觀震中至少應(yīng)該在中尼邊境上。加德滿都谷地和博克拉市就損壞程度分析，應(yīng)該也算宏觀震中。因此，本次尼泊爾地震宏觀震中應(yīng)該有3處，即加德滿都、博克拉及中尼邊境。通過科學(xué)考察，宏觀震中可以確定下來。

中國汶川地震的經(jīng)驗教訓(xùn)仍然讓人記憶猶新。只有知道宏觀震中在哪里，黃金72小時救援法則才可以拯救更多生命。因此，科學(xué)、準(zhǔn)確、快速判斷大地震的宏觀震中位置，將會挽救無數(shù)人的生命。解決該科學(xué)問題具有更為重要的現(xiàn)實意義。

3 本次地震被預(yù)測了嗎

尼泊爾8.1級特大地震發(fā)生后，很多新聞媒體報道說早有專家準(zhǔn)確預(yù)測了此次地震的發(fā)生，下面就此詳細(xì)探討。

喜馬拉雅構(gòu)造帶的地震活動性一直是該地區(qū)的一個研究熱點(diǎn)。因為1505年尼泊爾8.2級地震發(fā)生后，地震學(xué)家們一直在爭論，爭論的焦點(diǎn)是，喜馬拉雅構(gòu)造帶中段地殼應(yīng)力是否已經(jīng)完全釋放完畢。

就此先簡要回顧喜馬拉雅構(gòu)造帶的強(qiáng)震活動情況。從1505年至今的500多年間，自北部的巴基斯坦到東南部的中國西藏，喜馬拉雅構(gòu)造帶共發(fā)生7次8級以上強(qiáng)烈地震（不含本次地震）（圖3），其中影響最深遠(yuǎn)的地震是1505年尼泊爾8.2級地震，研究程度最深的地震則為1934年尼泊爾—比哈爾8.2級地震。1934年8.2級地震造成尼泊爾和印度兩國巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失。很多科學(xué)家在地震帶開展地震活動性、地震危險性研究，并爭相預(yù)測下一個地震的發(fā)生時間和地點(diǎn)。

圖3 喜馬拉雅構(gòu)造帶歷史地震分布（引自SRIVASTAVA，2013）Fig.3 Distribution map of historical earthquakes in Himalayan Tectonic Belt （quoted from SRIVASTAVA，2013）

真正引爆爭論的則是2001年發(fā)表在《Science》上的一篇文章。作者Biham認(rèn)為，1505年地震能量并未完全釋放，在喜馬拉雅構(gòu)造帶逐漸形成一個巨大地震空區(qū)（稱為中央地震空區(qū)）（圖4），在該地震空區(qū)有可能發(fā)生8級以上強(qiáng)烈地震（Bilham，2001）。從圖4可以看出，這次尼泊爾8.1級特大地震的確發(fā)生在Biham于2001年劃定的地震空區(qū)附近。

鄧起東（2014）通過分析青藏高原地震活動特征，認(rèn)為1900年以來，青藏高原地震具有叢集性，期間共經(jīng)歷3次地震活動高潮，分別為1920—1937年、1947—1976年和1995年至今。每一次高潮期均有1個或多個8級以上大地震發(fā)生（圖5）。據(jù)此，鄧起東認(rèn)為，青藏高原將會有多次7級以上地震發(fā)生，當(dāng)然，其關(guān)注重點(diǎn)是青藏高原中國境內(nèi)的地震活動性。

那么，尼泊爾8.1級特大地震的發(fā)生是意味著青藏高原第3次地震活動高潮的結(jié)束，還是意味著第4次地震活動高潮的開幕？這是值得深入探究的問題。

2015年，《Science》又拋出重磅文章《New jitters over megaquakes in Himalayas-Large earthquakes in teeming region could strike anywhere，anytime》（Pulla，2015），文章認(rèn)為，在喜馬拉雅狹長的構(gòu)造帶上，8級以上地震隨時隨地會發(fā)生，結(jié)果不幸被言中，文章刊出后不久，尼泊爾8.1級地震如期而至。

Kayal（2001）認(rèn)為，尼泊爾東部（85°—88°E）和西端（82°E以西）的地震活動尤其活躍，中部（82°—85°E）不太活躍，而本次地震恰恰發(fā)生在尼泊爾中部。

圖4 1505年尼泊爾8.2級地震后形成的中央地震空區(qū)（引自Bilham，2001）Fig.4 Central seismic gap formed after 1505 Nepal M8.2 earthquake （quoted from Bilham，2001）

圖5 青藏高原7級及7級以上地震時序［據(jù)（鄧起東，2014）稍作修改］Fig.5 Sequence chart of Qinghai-Tibet Plateau earthquakes of M7 or above（slightly modifed based on Deng Qidong，2014）

在地震預(yù)測中，地震發(fā)生的時間、地點(diǎn)和震級三要素都齊備才算完美，但由于地震成因的復(fù)雜性，要實現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測還要走相當(dāng)長的路。因此，尼泊爾8.1級大地震從地震三要素來說，未被成功預(yù)測。不過，此次尼泊爾8.1級特大地震為廣大科學(xué)家提供了研究地震的絕佳機(jī)會。相信隨著研究的不斷深入，將會解釋更多的地震預(yù)測問題。

4 討論

尼泊爾8.1級特大地震的發(fā)生引出許多科學(xué)問題，實際上，除了上述提到的科學(xué)問題外，還有一些問題值得探究，比如，地震導(dǎo)致的滑坡和雪崩問題。地震導(dǎo)致的雪崩發(fā)生在海拔6 000 m以上地區(qū)，還有沒有其他類似的地震案例？地震導(dǎo)致滑坡的概率隨著海拔高度升高而降低，那么，地震導(dǎo)致滑坡的極限海拔高度到底是多少？可以說，尼泊爾8.1級地震是一本鮮活的地震科學(xué)教材，展現(xiàn)出的很多現(xiàn)象都值得探究，揭示的問題值得一一深挖細(xì)耕。相信隨著對尼泊爾8.1級特大地震的逐步深入研究，神秘面紗終將被揭開。

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Several scientific problems revealed from 2015 great earthquake in Nepal

Liu Jifu，Shi Yao and Deng Zhifei
（Academy of Disaster Reduction and Emergency Management，Beijing Normal University，Beijing 100875，China）

On April 25，2015 （Beijing time），the great 8.1 earthquake occurred in Nepal，as of April 29th，the earthquake killed more than 5 200 people，more than ten thousand people were injured.Avalanches，landslides，debris fow and other secondary disasters caused by the earthquake are very serious.The disaster characteristics of the great Nepal earthquake were “l(fā)arge magnitude，less aftershocks，diffcult rescue，and wide affecting range”.In this paper，various phenomena and problems exposed from the great earthquake are analyzed.And several major scientifc problems hidden behind the great earthquake，namely the causes of earthquakes，the macro epicenter problem，the earthquake prediction problems are studied，aiming to initiate，to jointly promote the development of earthquake science research.

great earthquake，seismogenesis，macroscopic epicenter，earthquake prediction，Nepal

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.002

劉吉夫（1968—），男，北京師范大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為地震災(zāi)害損失評估及應(yīng)急。E-mail：liujifu@bnu.edu.cn

國家科技支撐計劃項目（2012BAK10B03）和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項資金資助

本文收到日期：2015-05-25