千岛海沟的地震活动与潜在威胁简介

地质背景

 

千岛海沟」,又名「千岛—勘察加海沟」,位处于西北太平洋,太平洋板块在这裡以每年75至90毫米的速度隐没至鄂霍次克海板块(属于北美板块的一部份)之下,形成这条微弯的隐没带。

它的东北侧从连接着阿留申海沟的俄罗斯勘察加半岛科曼多尔群岛,沿着千岛群岛南岸往西南方向延伸,一直到日本北海道东南沿岸接壤日本海沟,总长度达2900公里。其海沟的水深大部份达7000米以上,最深的地方则达9500米以上。

在千岛群岛南部,这种以斜角形式进行的隐没作用造成岛弧除了会發生普通的逆冲断层地震(例:1995年千岛群岛地震)之外,还有一些平行于海沟线的横移型地震(例:1994年千岛群岛地震)。同时,因为千岛海沟南面部份的斜角隐没作用,它的最西南端与日本海沟的最东北端發生碰撞,造成日向山脉的隆起,以及北海道一些西北—东南向的地震。

始自北纬44度,普通的俯冲主导了其隐没形式清晰展现了一个深度延伸到650公里的「和达—班尼奥夫带」;另外,隐没的角度也从南部的55度减少至北部的35度。

 

地震活动小汇总

 

身为环太平洋火山带的一员,千岛海沟的地震活动非常活跃。根据美国地质勘探局的资料,千岛海沟自1900年有纪录起發生超过10次震级超过8.0的巨大地震、90次以上震级超过7.0的大地震,在其中亦有深层地震。

当中最强的一次地震發生于北京时间1952年11月5日,震源在勘察加半岛东部外海,深度约22公里,矩震级达到Mw 9.0,是自1900年以来观测史上第五强的地震。地震后产生的海啸横扫了震中附近的沿岸,另一头就横跨太平洋先后到达夏威夷群岛、阿拉斯加州、加州等沿岸。

另外值得一提的是,千岛海沟也在2013年5月24日發生了观测史上最强的深源的地震,震级为Mw 8.3,震源位于鄂霍次克海,深度接近600公里。这场地震因为其深度,即使远至日本北海道、鹿儿岛也分别能录得震度3、震度1的摇晃;更远的中国重庆录得烈度Ⅳ度、哈萨克阿特劳录得烈度Ⅴ度、甚至连俄罗斯国土另一端的莫斯科也有Ⅲ度的烈度。

 

各区块的历史活动与潜在威胁

 

千岛海沟最北端勘察加半岛的部份,除了1952年的超巨大地震外,公元1737年亦發生了一个规模同等或以上的超巨大地震(推估震级Mw 9.0 ~ 9.3)。另外根据海啸堆积物的调查,在距今7000年内总共有50个大海啸的痕迹。

 

千岛海沟南端的部份,根据日本的「地震调查研究推进本部」(下称地震本部)的研究,又将其分成以下几种孕震的模型……

  • 十胜外海地震
  • 根室外海地震
  • 色丹岛与択捉岛外海地震
  • 十胜至捉捉岛的海沟轴地震
  • 隐没板块内的浅层地震
  • 隐没板块内的深层地震
  • 连动型地震

 

十胜外海地震,被定义为北海道十胜地方外海的板块边界型地震,最新模型提供的潜在震级为Mw 8.0 ~ 8.6。自1839年起总共發生过三次,分别在1843年、1952年、2003年,从三个活动推算出平均周期为80年左右,未来30年的發生机率大约7%。

 

根室外海地震,被定义为北海道根室地方外海的板块边界型地震,最新模型提供的潜在震级为Mw 7.8 ~ 8.5。自1839年起总共發生过三次,分别在1843年、1894年、1973年,从三个活动推算出平均周期为65年左右,未来30年的發生机率大约70%。

 

色丹岛与択捉岛外海地震,因为历史活动的震源域不确定性比较大,因此地震本部囊括了色丹岛外海和択捉岛外海两者的板块边界型地震,最新模型提供的潜在震级为Mw 7.7 ~ 8.5。自1839年起总共發生过五次,分别在1893年、1918年、1963年、1969年、1995年,未来30年的發生机率大约60%。

 

另外,这三个区块亦可以發生比较小的地震,潜在震级介乎7.0至7.5之间。这种震级小一圈的地震活动当然活动间隔亦比较短,无论在十胜.根室外海区块、还是色丹.択捉外海区块,自从1976年起均發生过三次,计算出未来30年發生概率分别是80%和90%。

 

十胜至捉捉岛的海沟轴地震的活动预测,是根据邻近的日本海沟有类似的海啸地震活动,从而推断千岛海沟亦有其潜在风险,最新模型提供的潜在震级为Mt 8.0左右。

 

隐没板块内的地震亦分成较浅层(深度50公里左右)和较深层的地震(深度100公里左右)来进行活动预测。

较浅层的板块内地震自1839年起發生过两次,潜在的最大震级可达到Mw 8.4,未来30年發生机率30%;

较深层的板块内地震自1900年起發生过三次,潜在的最大震级可达到Mw 7.8,未来30年發生机率50%。

 

连动型地震泛指由十胜外海到択捉岛外海之间的多个断层区块进行连动破裂,根据不同的破裂形式、涉及的震源域范围和断层滑动量可计算出不同的潜在震级,介乎在Mw 8.8 ~ 9.3之间。透过从海啸堆积物进行年代分析,这样特别巨大的海啸在6500年內共發生过十八次,在五世纪、九世纪、十三世纪、十七世纪均有發生,平均活动周期是340~380年左右。

其中十七世纪的最后一次活动有可能是来自「1611年庆长三陆地震」,由于已距今400年有馀,被认为是具迫切性的一种潜在威胁。

2020年3月25日千岛群岛M7.5地震情报

震源背景

震源地所在的海沟为「千岛海沟」,又名「千岛—勘察加海沟」,因为太平洋板块在此处隐没到鄂霍次克海板块之下而形式的巨型的隐没带,全长达3000公里。从青森县以东外海(北海道东南外海)一直往东北延伸到勘察加半岛,西东两侧分别邻接着同样是隐没带的「日本海沟」和「阿留申海沟」。

在这条隐没带中,不乏一些曾经发生过大型喷发(VEI 6至7等级)的火山。同时,在不同的区块中亦发生过大大小小、有深有浅的地震,千岛海沟观测史上最大的一次地震发生于1952年,震源位于勘察加海域,矩震级达到Mw 9.0,是20世纪裡面为数不多的超巨大地震。


地震概述

根据美国地质勘探局提供的情报,千岛群岛海域北纬48.98度;东经157.69度)于北京时间10时49分发生了一次强度为Mw 7.5的地震,震源深度56.6公里,为一次较浅源的地震,最大烈度为Ⅴ(5)度;本次地震可能产生海啸,太平洋海啸警报中心和日本气象厅分别在震后发出海啸威胁和海啸予报。从震源机构解分析,本次应为西北或东南向的逆断层型地震。

 

其他机构提供的地震描述为下:

中国地震台网(CEIC):震级为M7.5,深度30.0公里,预料震中可达Ⅹ(10)度;

欧洲地中海地震中心(EMSC):震级为M7.6,深度60.0公里,最大烈度Ⅴ(5)度;

香港天文台(HKO):震级为M7.8,深度和烈度推估未有提供;

日本气象厅(JMA):震级为M7.8,日本本土录得最大震度1。


海啸威胁

日本气象厅在震后对北海道至冲绳县等各个太平洋沿岸发出海啸予报,预估海面虽然会产生若干的水位变动,但不需担心海啸威胁。

美国国家海洋及大气管理局(NOAA)在震后对震中附近的太平洋沿岸发出「海啸威胁」、对夏威夷群岛提升至「海啸监察」,预计俄罗斯千岛群岛沿岸有1.0至3.0米海啸、其馀太平洋沿岸不多于0.3米。一小时后判断海啸威胁已经过去。

2020年2月13日択捉岛海域M7.0地震情报

震源背景

震源地所在的海沟为「千岛海沟」,又名「千岛—勘察加海沟」,因为太平洋板块在此处隐没到鄂霍次克海板块之下而形式的巨型的隐没带,全长达3000公里。从青森县以东外海(北海道东南外海)一直往东北延伸到勘察加半岛,西东两侧分别邻接着同样是隐没带的「日本海沟」和「阿留申海沟」。

在这条隐没带中,不乏一些曾经发生过大型喷发(VEI 6至7等级)的火山。同时,在不同的区块中亦发生过大大小小、有深有浅的地震,千岛海沟观测史上最大的一次地震发生于1952年,震源位于勘察加海域,矩震级达到Mw 9.0,是20世纪裡面为数不多的超巨大地震。

 

地震概述

根据日本气象厅所提供的情报,択捉岛东南海域北纬44.7度;东经148.9度)于19时34分(即北京时间2月12日18时34分)发生了一次强度为Mj 7.0的地震,震源深度160公里,为一次中源地震;因为其深度的关係,本次地震不会产生海啸。从震源机构解分析,本次为一正断层型地震。

 

其他机构提供的地震描述为下:

中国地震台网(CEIC):震级为M7.0,深度150.0公里;

欧洲地中海地震中心(EMSC):震级为M6.9,深度150.0公里,最大烈度Ⅵ(6)度;

香港天文台(HKO):震级为M6.7,深度和烈度推估未有提供;

美国地质勘探局(USGS):震级为Mw 6.9,深度142.6公里,最大烈度Ⅵ(6)度;

德国地理研究中心(GFZ):震级为Mw 6.9,深度147.0公里。

 

本次地震因为其震源深度较深,陆地观测点所观测到最大的震度只达到4,由根室市、标茶町、别海町、标津町录得;录得震度3的地点集中在北海道道东、青森、岩手、宫城县的太平洋沿岸部。

另外宫城县北部的涌谷町新町里(震度3)观测点录得长周期震动阶级1的长周期震动;于此阶级下,室内绝大部的人将能感受到摇晃,折帘等悬吊的物品将会大幅度摇晃。

历史上的今天:2011年东日本大震灾(3月11日)次生灾害

本章节主要讲述地震发生后的各种次生灾害。

沉降状况

在震前,东日本因为太平洋板块隐没至北美板块下时的压力而向西压缩及微上升;地震释放大量压力后,北美板块被拉向东边,也因此震后有不少地方受沉降的影响,甚至有部份的沿海区被水没。根据日本国土地理院的数据,在日本本土内被观测到最大的垂直移动位于宫城县石巻市鲇川滨,比震前沉降了1.14米最大的水平移动则在宫城县女川町江岛,比震前向东南偏东移动了5.85米

被设置在宫城外海,就在震源地正上方的基准点「宫城外海1」比起震前向东南偏东移动24米、隆起约3米,是海底基准点中位移最多的一个。另外,根据海洋研究开发机构的研究,在海沟近震源的地方更是向东南至东南偏东水平位移50米,垂直位移7~10米的程度。

土壤液化

此地震导致东日本很多地方发生土壤液化现象,尤其在河川周边的人造土地的液化状况非常严重,甚至有建筑物因此产生不同程度的损伤。另外,由于关东地区长时间受到颇大的长周期震动,而且强馀震频繁,令液化灾害范围扩大及恶化。根据报导,出现液化现象的总面积不少于42平方公里,比起在半个月前发生的纽西兰地震范围更广

海啸灾害

由于日本气象厅当初发出海啸警报是基于其震级(第一报M 7.9)的推定而估算,因此在14时49分,摇晃还进行当中向东北三县—岩手、宫城、福岛发出大海啸警报,而其他太平洋沿岸的县则是海啸警报和海啸注意报。但实际上此次地震、海啸的强度远超其第一报估算的强度,矩震级无法及时算出亦错过了更新海啸警报的时机,直到有外海的海底水压计测到海啸的高度达5m,气象厅才转为手动予测海啸的高度,然后在15时14分、15时30分两度更新警报,将大海啸警报、海啸警报、注意报的范围一口气扩大。

警报范围到翌日(3月12日)3时20分达到最广,整个日本,包括离岛的沿岸都挂上海啸注意报以上;大海啸警报则由北海道面向太平洋的沿岸部一直延伸至四国。气象厅对日本的海啸警报整整挂了两天以上,最后于3月13日17时58分才解除所有海啸警报。

根据国土地理院以航拍进行分析,因海啸而浸水的总面积,东北关东两地区(青森、岩手、宫城、福岛、茨城、千叶)六県62个市町村共佔了561平方公里。另外,从气象厅提供的资料,沿岸部测得的海啸波高以岩手、宫城、福岛三县最高,最高分别测得8.5米以上、8.6米以上、9.3米以上的海啸,且其后检潮计损毁无法提供往后的资料;青森及北海道分别4.2米以上和3.5米;其他太平洋沿岸皆录得1~3米程度,即使是日本海侧的沿岸也测到未满1米的海啸。

至于实际的最大波高以及溯上高,不同的研究机构给出的数值均不一。例如日本气象协会推定三陆海岸海啸达到10~15米;而全国海啸共同调查团队则根据实地调查的结果,表示本次地震的最大溯上高位于岩手县大船渡市绫里湾,高度达到40.1米,刷新了明治三陆地震于同市绫里地区留下的38.2米的纪录,成为日本观测史上最高的海啸溯上高纪录。另外东京大学地震研究所准教授都司嘉宣的个人调查,在宫城県女川町笠贝岛有可能达到43米。

因为此次的地震强度比以往观测的要强,很多根据以往三陆地震的预想而建造的防波堤,经过地震造成的沉降后,变得更加无法抵挡海啸的威力而被摧毁。其中包括2009年才建成,拥有「世界最深防波堤」金氏世界纪录,位于釜石港湾口防波堤,在海啸的侵袭下有七成被摧毁,但仍成功为当地居民争取6分钟的逃难时间。

至于海外的海啸高度则相对低,俄罗斯千岛列岛等最大3.3米程度;至于中国方面,浙江录得最大0.55米、台湾录得0.1米、香港亦录得0.2米;美国夏威夷录得最大3.7米、加州录得最大2.0米。

福岛第一核电站事故

位于福岛县双叶群大熊町的福岛第一核电站先受到震度6强的烈震,且其最大加速度超出设计值四分之一,在50分钟后,溯上高10至15米的海啸侵袭到电站内,裡面大量的器材因浸泡而损坏又或者被冲走,导致电力完全丧失无法对机组进行冷却。

在其后,不同的机组因为过热先后发生爆炸,对外洩漏了大量的辐射污染了大气和海洋。对此,日本原子力安全保安院于4月12日将福岛第一核电站的事故升级至国际核事件分级表中最高的第七级,是第二个被评为第七级事件的事故。因为此事件的发生,全球不少国家开始重新反思核能的安全性,甚至部份尝试推动由核能发电转型至其他可再生能源(风力、水力、太阳能等)、或者回归到火力发电。

2018年12月21日科曼多尔群岛7.4级地震速报

根据中国地震台网的正式测定,2018年12月21日01时01分(北京时间,UTC+8)在俄罗斯科曼多尔群岛地区北纬54.95度,东经164.79度)发生了震级为7.4级的地震,震源深度20千米

另外,根据美国地质调查局的测定,表示地震强度的震级为矩震级Mw 7.4,震源深度9.6千米,最接近震中的陆地的最大烈度为6度;欧洲地中海地震中心测定的震级同样是M7.4,深度10千米;日本气象厅测定震级为M7.3;香港天文台则报出较大的M7.8。

目前美国国家海洋及大气管理局因应此次地震,对俄罗斯地区发布了海啸威胁,表示震央300千米可能受海啸侵袭;日本气象厅方面亦表示地震可能引发海啸,但表示日本沿岸只会出现若干海面水位变动,不需担心海啸对日本造成灾害。

同时,根据美国地质调查局的评测,本次地震带来的估计人命损失及估计经济损失等级均为绿色,分别代表遇难人数可能少于1人(65%概率)、经济损失少于100万美元(98%概率)。这是因为震央附近的居民大多居住在耐震的建筑中。


[02时00分第2次更新]

美国国家海洋及大气管理局于01时50分向俄罗斯发出了海啸警报的第二报,震中附近的沿岸地域有可能出现0.3~1.0米高的海啸,到达时间由最早的01时23分至01时59分不等

最大馀余震在主震的约18分钟后(1时19分)及34分钟后(1时35分)发生,震级皆为M5.6。


[02时15分第3次更新]

日本气象厅对以下的沿岸地区发布了海啸予报(若干海面变动):北海道太平洋沿岸东部、北海道太平洋沿岸中部、青森县太平洋沿岸、岩手县、宫城县、福岛县、茨城县、千叶县九十九里・外房、千叶县内房、伊豆诸岛、小笠原诸岛、静冈县、爱知县外海、三重县南部、和歌山县、高知县、宫崎县、宫古岛・八重山地方。

相关的变动最早可能于日本时间04时20分(即北京时间03时20分)到达。

 

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历史上的今天:1952年堪察加地震(11月5日)

据美国地质调查局,当地时间1952年11月5日3点58分左右,堪察加半岛近海发生了Mw9 .0级的地震。本次地震是在太平洋板块和北美板块的边界中发生的海沟型的巨大地震,由太平洋板块在千岛海沟沉入鄂霍次克板块引起,包括余震区在内的震源域为从千岛列岛海域到堪察加半岛海域的约600km的区域。在堪察加半岛附近,1737年也发生了一次估计为9.0至9.3级的地震。

本次地震在堪察加半岛和千岛列岛观测到了最大18m的海啸。据日本气象厅,日本观测到的海啸上溯高为8.5m,第一波高度为1.0m。北海道到本州的太平洋一侧观测到了最大3米的海啸,造成了三陆沿岸的1200家房屋浸水。在新西兰沿岸也观测到了最大1米的海啸。海啸也袭击了距离约3000公里的夏威夷群岛西端的密斯威岛。

本次地震中,15~18m规模的海啸反复袭击了三次千岛列岛沿岸。北库里尔斯克在第一波海啸中撤离到高处的居民遇到了第二波海啸而被卷入其中。据官方统计,本次地震导致了2336人死亡。除此之外也造成了通信不通等损失。

 

 

参考資料
地震調査研究推進本部「平成21年度 根室沖成果報告書」(根室沖等の地震に関する調査研究)、日本地質学会「世界のM9地震と地質学の課題」、カムチャツカ地震 – Wikipedia、国立天文台編 (2011) 理科年表. 平成24年版, 丸善, 1108 p.