土耳其兩次超強地震,太不尋常了_風聞
地球知识局-地球知识局官方账号-人文+地理+设计=全球视野新三观02-08 22:07
近期,中東地區地質災害嚴重。北京時間2月8日5時14分,距離土耳其不遠的巴勒斯坦發生了4.8級地震,驚恐的人們紛紛跑到户外避險。
兩次大地震的陰霾還未散去
人們都怕災難再次降臨到自己頭上▼
而在前幾天,根據中國地震台網測定,北京時間2月6日9時17分(當地時間2月6日4時17分)在土耳其南部發生7.8級地震;隨後在當日18時24分(當地時間13時24分)再度發生7.8級地震(美國地質勘探局測定結果為7.5級)。
兩次地震震中隔得不算太遠,位於震中附近的
卡赫拉曼馬什拉和加濟安泰普受災尤為嚴重▼
除了短時間的兩次極強地震外,震中周邊伴有大量餘震活動,截至北京時間2023年2月8日2時,共有6.0-6.9級地震3次,5.0-5.9級地震24次(據美國地質勘探局統計)。
土耳其這場罕見的“雙震型地震”浩劫,有什麼可能的背景條件?又會造成何種影響?
為什麼土耳其南部能發生強震?
從較大的空間尺度看,這次震中是屬於歐亞地震帶的一段,與阿爾卑斯-扎格羅斯-喜馬拉雅造山帶關聯。
這是一個約6000萬年前的新生代早期至今持續活動的大型造山帶,它的崛起與非洲板塊、阿拉伯板塊和印度板塊(後兩者在高中地理課本里均歸為印度洋板塊)持續向北移動,並與亞歐板塊匯聚碰撞有關。
阿爾卑斯造山運動被認為是
從地理上定義了歐洲的三個造山運動之一
(**橫屏-**阿爾卑斯造山帶 圖:wiki)▼

而在具體的區域上,震中位於安納托利亞板塊(亞歐板塊內部的次級板塊)和阿拉伯板塊的邊界上,文獻多稱作東安納托利亞斷裂帶(EAFZ)。
它是一條以走滑為主的斷裂帶,即兩側地塊總體平行於斷層方向移動;但與此同時,由於非洲板塊和阿拉伯板塊仍有向北移動擠壓的分量,讓這條斷裂帶也伴隨着一定的逆衝過程,並在板塊邊緣造成巨大的應力。
阿拉伯板塊和安納托利亞板塊的位置與移動特徵▼

東安納托利亞斷裂帶(EAFZ)的區域構造
(圖:wiki)▼

根據兩側地塊的相對運動劃分的三種斷層類型
(圖:中國地質科學院地質研究所)▼

這樣的地質構造背景,讓東安納托利亞斷裂帶一直是強震活躍的地區。
本輪地震序列之前,上一次M6.0級以上強震發生在2020年初,東北側的馬拉蒂亞附近(M6.8級);而最近這兩次強震,都發生在東安納托利亞斷裂帶裏最近三百年未有強震活動的一段,這一段斷層兩側板塊應力能的長期積累,是引發強震的重要基礎。
當前這兩次強震都發生在
過去三百年少有強震發生的空區
(東安納托利亞斷裂帶的構造性質與歷史上的強震)
(**橫屏-**圖:Akgün et al. 2021)▼

為什麼當地會發生兩次強震?
在講述可能的成因時,需要先提及地震序列的特點。
通常,一次斷層破裂會有多個相關聯地震組成的序列,根據序列內部地震的特點可以分為孤立型地震、主餘型地震和震羣型地震。
孤立型地震只有絕對突出的主震,後續沒有或極少明顯地震(即使有,震級也低於主震2.5級以上)。
比如不久前新疆塔里木盆地內發生的一次地震
沒有明顯的餘震,大概率為孤立型地震
(圖:中國地震局)▼

主餘型地震則較為常見,即一次主震****後有一定後續地震活動,但相對於主震,震級與釋放的能量明顯減小,均小於主震0.7級以上。
而如果有多次震級較大的地震,導致主震不突出(最強與次強地震震級相差小於0.7),此時被稱為震羣型地震。2月6日以來的地震序列裏,出現了兩次震級很接近的強震,更類似於震羣型地震特徵。
這次的地震序列由200多次地震(震級>2.5)
和兩次重大地震(一次M7.8和一次M7.5)組成
(圖:emsc-csem)▼

但從引發這兩次地震的具體構造和可能機制看,這次地震更可能是特殊的一種主餘型地震—雙主震型。
通常的一個地震序列裏,地震都是由同一個斷層破裂引發;但這一次,兩個強震分屬於東安納利托利亞斷裂帶的兩個分支。
第一次強震(北京時間2月6日上午)屬於其中的南側分支(下圖的⑥號),而第二次強震(北京時間2月6日傍晚)屬於北側分支(下圖的⑨號);恰好這兩個分支都是長期未有強震活動、有潛在引發大地震的斷層。
聚焦於近期強震的破裂區域
第一次強震發生在⑥號斷層(南側分支)
而第二次強震則發生在⑨號斷層(北側分支)
(圖:Akgün et al. 2021)▼

從這個特徵看,第一次強震有可能身為“導火索”,在發生後造成這一區域應力場急劇變化,導致北側斷層分支失穩並突然破裂,引發了第二次強震。當然,目前這個推斷只能算作猜想,需要後續地球物理學探測的證據。
但與此同時,兩次強震的時空破裂過程有較大差異,且當前的餘震震中在這兩支斷層都有分佈,表明兩次強震間有一定的獨立性,並非屬於同一次斷層破裂過程。若將它們視作整體的區域斷層破裂序列,可以稱為雙主震型序列。
地震影響如何?
後續需防範哪些災害?
從直接影響看,兩次強震的震中附近區域烈度很可能達到10-11度左右,極具破壞性。而值得注意的是,最大烈度區除了震中所在區域,還會沿着發震斷層兩側延伸,包括沿着第一次強震(東安納托利亞斷層南支)呈西南-東北向延伸。
斷層走向示意(圖:GFZ)▼

此外,周邊部分斷層(如早晨發震過的斷層南支)、山谷、盆地、河谷、沿海平原等地,也會因為表層較鬆軟沉積層導致地震波不斷反射而略有放大,同樣會有相對較高烈度和較強破壞性影響。
根據多方模型的分析,高烈度區域除了震中附近以外,包括沿着兩條發震斷層走向的區域,如第一次強震東北側的馬拉蒂亞和西南側的安塔基亞,第二次強震的埃爾比斯坦,以及離震中較近、地處沿海平原的阿達納等地,也會有最強的影響。
美國地質勘探局對第一次地震給出的烈度分佈圖
(圖:USGS)▼

中國地質大學和中國地震局蘭州地震研究所
對第一次地震給出的烈度與地震動強度評估▼

第二次強震的烈度分佈(圖:USGS)▼

中國地震局地球物理研究所
對第二次強震地震動強度和烈度分析▼

比如土耳其南部著名的世界遺產——加濟安泰普城堡,就在兩次強震中嚴重損毀該城堡東半部和南半部的部分堡壘倒塌,城堡周圍的鐵欄杆和城牆也嚴重損毀。
這是一座始建於公元2-3世紀的羅馬城堡,從查士丁尼一世時期開始,城堡開始不斷地擴建與翻新,逐步形成了今天的規模。1919年土耳其獨立戰爭中,這座城堡發揮了重要作用,成為了現代土耳其的國家象徵之一。
躲過了人禍,沒躲過天災
(圖:twitter)▼

與此同時,敍利亞北部距離兩次強震震中很近,也遭遇了較強破壞性影響;加之最近數年當地正陷入內戰,至今仍是各方勢力錯雜的地帶,在建築物抗震水平不足、很容易造成大面積損毀以至完全垮塌的同時,當地救援行動也將極其困難,也值得我們特別關注。
敍利亞飽受戰爭蹂躪的民眾
對這場致命的地震毫無準備
(圖:shutterstock)▼

而後續需要防範的災害裏,首要的是後續餘震可能造成的次生災害。
目前兩次強震已經將斷裂帶的兩支空區積累的應力能釋放明顯,短期內要再出相當甚至更強的地震概率極低。但從地震序列活動特點看,仍不能排除規模稍小的較強餘震,仍需高度警惕。
GMT2月7日10:00發生的4級及以上地震
(圖:USGS)▼

此外由於本次已涉及兩個斷層,餘震也將沿着兩個斷層分別分佈,這兩處斷層的局地未破裂區(如北支斷層西南段等),需要特別注意防範較強餘震。
紅色區域為兩次大地震破裂段
黃色是未破裂段
(圖:Akgün et al. 2021)▼

雖然餘震規模和烈度相對較小,但在先前地震造成的影響下,災區尚未倒塌的建築物都有不同程度受損,山體表面也已經明顯鬆軟,若有較強餘震,很可能在這些基礎上造成次生破壞。
本次地震序列裏5.0級以上地震的震中分佈
藍色線條為引發第一次強震的南支斷層
黑色線條為引發第二次地震的北支線條▼

雪上加霜的是,當前正有一個氣旋從東地中海登陸,並影響地震災區。它將帶來了強烈的風雨雪過程,雨雪將持續到當地時間2月8日深夜,並伴有冷高壓帶來的後續降温。在這樣的條件下體感温度更是極低,對倖存者(尤其尚被困於倒塌建築物下)和救援工作同樣也是嚴峻挑戰。
6日晚地中海低渦氣旋已經覆蓋土耳其全境
受災地區正在遭遇暴風雪
(圖:windy.com)▼

北京時間2月7日8時歐亞地區地面天氣圖
紅圈即已經深入安納托利亞高原的氣旋
(圖:中央氣象台)▼

最後,祝願所有受到地震影響的人們平安!
參考資料:
1.Akgün, Elif & İNCEÖZ, Murat. (2021). Tectonic evolution of the central part of the East Anatolian Fault Zone, Eastern Turkey. TURKISH JOURNAL OF EARTH SCIENCES. 30. 928-947. 10.3906/yer-2104-15.
2.Önder Yönlü, Erhan Altunel, Volkan Karabacak.(2017).Geological and geomorphological evidence for the southwestern extension of the East Anatolian Fault Zone, Turkey. Earth and Planetary Science Letters, 469: 1-14,doi: 10.1016/j.epsl.2017.03.034.

