2021年9月27日

2023年2月15日土耳其安塔基亚与卡赫拉曼马拉什市区地震前后对比( 图片来源/ 谷歌地球)

走滑断层示意图(供图/苏德辰)

地球表面的震动叫作地震,通常由断层活动、岩浆活动、火山喷发、陨石撞击或者重力塌陷所引起,尤以断层活动为首要原因。人工核爆炸或采矿、采集油气等也可引起地震,但震级通常较小,破坏范围有限。

而断层是指地壳受力发生断裂,沿断裂面两侧岩块发生的显着相对位移的构造,相应的破裂面就称为断层面。断层也是地壳中最常见和最重要的构造现象之一。

2023年2月6日,当地时间4时17分,土耳其南部与叙利亚北部边界的东安纳托利亚断层带突然滑动,引发了7.8级大地震。截至2023年2月底,除了两次7级以上的大地震,沿着东安纳托利亚断层两侧,还发生了4次6级以上、30余次5级以上的余震,5级以下的余震多达上万次。这次土耳其地震是过去2000年以来最大的地震之一。两次大地震造成的地表破裂长度超过400千米,约11万平方千米的区域受到地震的影响。

伊斯坦布尔是土耳其最大的城市,它横跨欧洲与亚洲之间的交通要冲黑海海峡,是世界唯一跨越两大洲的城市,总人口约1100万。

在古希腊、波斯、罗马和拜占庭等不同历史时期,伊斯坦布尔都是非常重要的城市,曾经是罗马帝国和奥斯曼帝国以及现今土耳其共和国建国初期的首都。作为欧亚之间的政治、经济和文化交流的中心,伊斯坦布尔有着极为丰富的历史文化遗迹,是土耳其及至世界着名的旅游胜地。但是,伊斯坦布尔有大量的建筑因各种原因并不具备抵御大地震的能力。

伊斯坦布尔金角湾的夏日风光

被大断裂带包围的土耳其及1900 年以来的地震分布(供图/ 苏德辰)

断层面通常呈线状与地表相交且都有一定的方向性,这个方向称为走向,例如南北走向、东西走向、北东走向等。断层走向也可以是曲线或不规则状。不过,走向并不是地质专业术语,日常生活中的公路、铁路、两地的边界线等都有走向,例如着名的北京长安街是东西走向,北京的中轴线为南北走向。

断层面两侧的岩石沿走向滑动,称为走向滑动断层,简称走滑断层,也有人将其称为平移断层、平推断层等。站在断层一侧观察,如果另一侧是向左方运动的断层,则称左行走滑断层。反之,就称为右行走滑断层( 图示)。断层的规模跨度也很大,大断层的长度可达数千千米,深度可达数千米甚至数十千米,小断层的规模可以小到厘米级甚至微米级。

最近土耳其发生的大地震,就是由土耳其与叙利亚交界附近的东安纳托利亚断层的活动所引起的,这个大断层两侧的岩层总体上都向以左侧滑动为主,是典型的左行走滑断层。

土耳其是一个多地震的国家,这是由它的大地构造、位置决定的。土耳其97%的国土位于亚洲最西侧的小亚细亚半岛,地理上称为安纳托利亚半岛,因为地势较高,也被称为安纳托利亚高原,地质上则称为安纳托利亚板块。

安纳托利亚板块南侧的非洲板块,以每年8~10毫米的速度向安纳托利亚板块的下部俯冲,俯冲带就是现在的地中海。

它的北侧是欧亚板块,两个板块之间是一个由多个断层共同构成的、东西向延伸1400千米的大断裂带,统称为北安纳托利亚断层。

而东侧是一个自北东向南西方向延伸的断裂带,它也由多个次级断层构成,总长度近500千米,统称为东安纳托利亚断层。

安纳托利亚板块东侧的阿拉伯板块,正在以每年20毫米的速度向北运动。非洲板块和阿拉伯板块向北的挤压以及北部巨大的欧亚板块的阻挡,使得安纳托利亚板块只能被动地以每年约25 毫米的速度向西偏南方向移动。

受周围几大板块运动的综合影响,加之地下深处的岩浆活动,安纳托利亚板块内部还有大量不同级别和不同性质的活动断层,这些断层的频繁活动是造成土耳其全境频繁地震的原因。其中,由多条断层构成的北安纳托利亚断层和东安纳托利亚断层是大型地震的主要发育部位,是土耳其境内最大的两个地震带。

历史上,在东安纳托利亚断层沿线曾经发生过多次大地震,其中死亡人数最多的大地震发生于526 年5月,共造成25万人死亡。那次地震的震中与2023年2月6日地震的震中相距很近,都是东安纳托利亚断层活动所引发。但是,从上世纪以来,东安纳托利亚断层沿线的地震活动相对平静,只发生过几次6 级以上的地震,没有发生过7 级以上的地震。而北安纳托利亚断层沿线地震活动异常频繁。自1939年以来,沿北安纳托利亚断层已经发生8次7级以上地震和5次6级~7级的地震,特别是在1999年的8月和11月,接连发生两次7 级以上的大地震。

土耳其大地震不仅造成大量建筑物倒塌,还造成了剧烈的地表破坏(1-3),与图4的中国新疆卡拉先格尔大地震的地表破坏十分相似(供图/ 苏德辰)

公路、铁路和乡村道路等被断层截断,并都显示出明显的左行滑移特点(1-4)。地下松软的泥沙在地震作用下发生液化,对公路、堤坝、农田都造成了巨大的破坏(5-6)(供图/ 苏德辰)

尽管有些地质学家在十多年前就曾指出,东安纳托利亚断层已经达到了产生大地震的临界点,但是,地震学界的主流观点仍然认为,伊斯坦布尔附近的北安纳托利亚断层段是土耳其境内最可能发生7级以上地震的区域。正因如此,2023 年2 月6 日的大地震出乎绝大多数人的意料。而更让人震惊的情况是,东安纳托利亚断层蓄积的能量如此之大,在相隔9个小时的时间内,连发两次7级以上的大地震。

此次土耳其两次7 级以上大地震和众多余震,除了导致数以万计的楼房倒塌,还直接造成公路、铁路等基础设施损毁,大量农田被扭曲或被地下涌上的液化泥沙破坏。哈塔伊市泰佩汉村的一片橄榄园在大地震中被撕裂,形成一个长350米、宽110米、深20-30米的“裂谷”。

1931年8月11日,中国新疆富蕴县发生了一次8 级大地震,震中位于县城东南约30 千米的卡拉先格尔。这次土耳其地震造成的“ 裂谷” 现象, 与新疆富蕴县卡拉先格尔大地震现场的“裂谷”十分相似。

(责任编辑/张丽静 美术编辑/周游)