2015 NEPAL EARTHQUAKE AND THE FUTURE SEISMIC TREND OF HIMALAYA OROGENIC BELT
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摘要: 2015年4月25日尼泊尔Ms 8.1级大地震是发生在喜马拉雅造山带中段的低角度逆冲断层运动, 特点是震源很浅, 震中烈度达Ⅺ度, 震害严重。破裂带走向北西西—南东东, 穿越尼泊尔首都加德满都, 使首都建筑遭受严重破坏。该震是1934年以来尼泊尔最大地震, 标志着喜马拉雅带自1950年以来半个世纪的平静期已经结束。自2005年进入新活动期, 至2015年尼泊尔大地震发生已达到活动高潮。预计将持续十到几十年。根据历史地震资料分析, 今后可能沿喜马拉雅带走向发生纵向迁移, 将在喜马拉雅带东段发生更大的地震, 从而使地震高潮达到顶峰而结束, 可能对我国西藏东南、不丹和印度边界产生破坏。另外还可能沿着与喜马拉雅带走向垂直方向向北迁移(即横向迁移), 在几年之内即可在西藏、青海引起破坏性地震, 需要相关省市做好监测预报和防灾工作。Abstract: This paper briefly introduces the parameters of the M 8.1 earthquake on April 25, 2015, which is a low angle thrust fault movement in the middle of the Himalaya orogenic belt. The characteristics is that the source is very shallow, the intensity of the earthquake reaches to Ⅺ degree and the earthquake damage is severe. The rupture zone have a strike of the North West-South East, crossing the Nepalese capital Kathmandu, where the construction suffered serious damage. The earthquake was the largest earthquake in Nepal since 1934, which marking the end of the period of peace in Himalaya since 1950. Since entering the new active period in 2005, the great earthquake occurred in Nepal has reached the climax of the event in 2015, which is expected to last ten to several decades. According to the analysis of data of historical earthquakes, it may have a migration along the Himalayan zone in the future, and there will be larger earthquake in the eastern part of the Himalayan belt, so as to reach the top of earthquake tide and then have a end. There may be serious damage to the border of India, Bhutan and east-south region of Tibet. It is also possible to move northwardly along with the Himalaya belt in the vertical direction (i.e. horizontal migration), causing destructive earthquakes in Tibet, Qinghai in a few years. It needs to do a good job in monitoring, forecasting, and disaster prevention.
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Key words:
- earthquake climax /
- earthquake migration /
- seismic trend
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据中国和国际地震台网测定，北京时间2015年4月25日14点11分26秒，当地时间中午12点左右，尼泊尔首都加德满都附近发生Ms 8.1(Mw 7.8，据USGS)大地震。震中坐标84.7 E、28.2 N，震中博克拉烈度约为Ⅺ度，震源深度15 km，地震破裂带走向北西西—南东东，长度约120 km；据中国地震信息网(CSI)断层面解节面走向95°和293°，滑动角83°和108°，p轴走向北北东—南南西，近水平。发震断层面倾向约14°，倾角7°，是一个典型低角度逆冲运动。加德满都大量民房倒塌，千年名胜古迹被震毁，全国已知死难人数超过8000人。该地震灾难还波及到邻国印度、中国、不丹和巴基斯坦等。本文对这次地震的主要特点和携带的信息进行研究。
1. 尼泊尔地震主要特点
2015尼泊尔大地震的主要特点是：板块俯冲，威力巨大；震源很浅，破坏严重。
尼泊尔位于喜马拉雅弧中段，是世界构造运动最活跃的造山带之一。印度板块向北俯冲长期速率平均值为36 mm/a，长期积累的应力与能量达到断层抗剪强度，突然滑动，俯冲滑脱面上下两盘在北北东—南南西方向水平位移5 m。破裂带走向北西西—南东东约110°，与喜马拉雅弧中段缝合线走向一致，从Ms 8.1主震震中向南东东方向延伸，总长度约120 km。破裂带穿越加德满都市，该市距离主震震中仅65 km，位于破裂带中部。震源很浅，所以地面加速度甚高，震感强烈，破坏性大。又因为尼泊尔属发展中贫困国家，经济不发达，房屋质量差，抗震性能低，过去的80年未发生大地震，毫无防震措施与准备，遂使震灾严重。所幸由于是逆冲型地震运动，这种地震大多在上中天时刻发生，此时刻太阳引力使逆冲断层面上的正应力最小，断层面摩擦阻力最小，最易滑动发震，即发生在白天正午左右，如果在夜晚发生死伤人数会更多。此次大地震过后，发生了多次7级左右强余震，特别是5月12日的Ms 7.5(Mw 7.3，据USGS)余震，发生在破裂带东部，属于扩展性强余震。震中坐标86.077 E，27.837 N，震中烈度Ⅹ度，震源深度15 km。震源机制解节面1走向94°，倾角81°，滑动角83°；节面2走向312°，倾角11°，滑动角127°，造成了新的破坏和伤亡。
2. 喜马拉雅弧进入新一轮地震活跃期
从1850到1950年，喜马拉雅弧共发生M≥8.0大地震5次，分别发生在1885年(M 8.0)、1897年(M 8.7)、1905年(M 8.0)、1934年(M 8.3) 和1950年(M 8.6)，它们之间的平静间歇期分别为12 a，8 a，29 a，16 a。而自1950年后50多年没有发生M≥8.0地震，间歇期超长；且从喜马拉雅弧百年地震应变释放曲线(见图 2)可看出1950年后的超常平静期已积累的能量足以发生几次8级以上地震。
图 2 喜马拉雅弧地震应变释放曲线及M≥7.0地震序列(1800—2014)Figure 2. Strain release curve and M≥7 earthquake sequence of Himalaya arc (1800—2014)由上可见，喜马拉雅造山带大地震早已蓄势待发，箭在弦上，随时可能发生，新的地震高潮期即将来临。早在20世纪后期，国际地震学界对此已形成共识。实际上在2005年克什米尔发生M7.8级大地震，造成巴基斯坦和印度8.7×104人遇难。高潮活动已从西部开始，并向东迁移，终于2015年到达中段尼泊尔。从图 3上可见，高潮顶峰尚未到来，更大灾难还在后头。
图 3 喜马拉雅弧地震时空图像(M≥7.5)(斜线阴影部分表示空区范围，据文献[6]修改)Figure 3. Spatio-temporal image (M≥7.5) of earthquake in Himalaya arc3. 喜马拉雅弧未来地震趋势分析
地震预报仍是世界性科学难题，科学家必须掌握广泛布设的地震前兆观测台网长期连续和可靠的数据显示的可靠异常信息和自然界宏观异常信息(如动物行为异常)才有可能对大部分大地震的时间地点和规模做出比较准确的预报，而这样的条件和能力目前尚不具备。但是，通过最近几十年地球物理、地震地质和地震前兆的研究探索，科学家已经有可能对未来地震的“时空强”三要素做出较粗略的预测，又称为长期和中期地震预报。所以普通人对尼泊尔地震感到很意外，但对国际地震学界而言，却在预料之中，因为后者已经掌握了几种进行中长期预报的有效方法，比如地震空区、地震迁移和诱发地震等有前兆意义的地震活动特征，又称“前兆性地震活动图像方法”(见图 3—图 5)。
图 4 喜马拉雅带地震纵向迁移图示(M≥7.5)Figure 4. Earthquakes migration along the Himalaya belt (M≥7.5)
图 5 喜马拉雅带地震横向迁移示意图(箭头表示地震形变波传播方向)Figure 5. Schematic diagram of seismic lateral migration in Himalaya belt大地震具有填空性特征，即未来大震通常发生在新近发生的两次大震之间长期平静的空白段落。图 3显示，至2014年止，概略地说，喜马拉雅带自西向东主要存在4个空区，且仍可细分。其中Ⅱ号空区分布在克什米尔东到尼泊尔，该区历史上(1505年)发生过大地震，但已经平静500 a，这次尼泊尔大震即发生在1720年和1833年两次大震之间的空段，把Ⅱ号大空区填充了一部分，其西部仍存在很大空区，仍有大震危险。
据历史地震资料分析，喜马拉雅带地震有明显的顺序迁移特性，为叙述方便本文定义纵向迁移是指地震沿断裂走向迁移，横向迁移是指地震沿着与断裂走向垂直方向迁移。从图 4可发现，地震通常沿着喜马拉雅弧自西向东迁移，如1803-1833-1852-1897-1908年和1885-1905-1916-1934-1947-1950年从西构造结向东构造结的迁移。最新迁移从1965年兴都库什和2005年克什米尔地震开始，2015年到达尼泊尔，可能将继续向东迁移，其中最可能地点在不丹到西藏墨脱之间或滇西印缅边界空区(见图 3)。
尼泊尔逆冲地震位移形变波引起与断裂走向垂直方向的横向迁移，并分为高中低3种速度，其中高频高速形变波衰减快、传播近，低频低速形变波衰减慢、传播远，向北激发西藏、青海、新疆、蒙古发生破坏性地震。如1934-1-15尼泊尔8.1级地震和1950-8-16察隅8.6级地震后向北迁移激发1934-12-15西藏申扎7.0级、1951-11-18西藏当雄8.0级、1973-7-14新疆尼玛7.3级和1991-2-15新疆林平6.5级地震等(见图 5、表 1)。特别应注意，高速迁移在喜马拉雅北坡山前带引起7~8级大地震，相隔时间仅仅一年左右(见表 1)。这是很现实的威胁，提醒我们应加强尼泊尔地震后效对中国内陆影响的研究、监测和防范。此外，地震之间存在明显的力学相关性，大震造成的应力场扰动可以触发已趋近临界状态的潜在震源断层附近低级别断层滑动，发生中等地震，为触发-响应效应表现之一，未来大震就发生在这种响应性中等地震附近。这已经国内外多次证明，它可以指示未来几年或几十年内大震位置，又称为“远余震和诱发前震”(可用作地震中长期预测)。例如：2004-12-26苏门答腊9.2级和2008-5-12汶川8级地震在中国大陆激发多个“诱发前震”，主要分布在西藏南部和喜马拉雅弧——仲巴、不丹、墨脱以及新疆乌什、川滇交界等地。按照以往经验，诱发前震周围300 km范围内1~20 a内发生大震可能性很大，这次尼泊尔大震就正好发生在仲巴6.5级诱发前震以南约300 km处，等待时间11 a。现在应该注意尼泊尔地震激发的“远余震”位置给出的最新信息。
表 1 喜马拉雅带地震横向迁移数据Table 1. Table of seismic lateral migration in Himalaya belt发震时间 震中 震级 发震地点 持续时间/a 迁移速度/
(km·a-1)备注 N E 1934-01-15 26.5 86.5 8.1 尼泊尔 1934-12-15 31.1 88.8 7.0 西藏申扎 3 550 高速迁移 1937-01-07 35.5 97.6 6.5 青海阿拉克湖 1949-02-23 41.9 83.2 7.2 库车(新疆) 23 70 中速迁移 1957-12-04 45.1 99.4 8.1 蒙古 1951-11-18 31.1 91.4 8.0 当雄 57 20 低速迁移 1973-07-14 35.1 86.5 7.3 尼玛 1991-02-15 40.0 79.0 6.5 林平(新) 1950-08-15 28.5 96.7 8.6 察隅 1951-11-18 31.1 91.4 8.0 当雄 2 550 高速迁移 1952-10-05 37.1 93.2 6.0 玛格美仁(青海) 1962-05-21 36.9 95.8 6.9 格尔木(青海) 24 70 中速迁移 1970-06-05 42.2 78.7 6.6 阿拉木图 1974-07-04 45.0 93.9 7.5 蒙古 1971-04-03 32.0 95.0 6.5 杂多 51 18 低速迁移 2001-11-14 36.2 90.9 8.1 昆仑山 这次尼泊尔大地震再次证实了上述中长期预测方法是基本可靠的。这类中长期地震预测虽然较粗略，但它可以指出现实危险区位置，为设定强化地震前兆观测区提供科学依据，是实现短临预报的基础。也为加强抗震设防，为经济建设提供安全保证，为减轻未来灾害程度提供了特殊关注地区和赢得了宝贵的时间与机会，有可能挽救更多生命和降低经济损失。喜马拉雅及相关区域地震监测台站稀少，研究薄弱，历史地震资料不详，预测难度很大，急需加强青藏高原及相关区域地球物理、地震地质、历史地震和科学防灾研究，加强国际国内科研交流合作很有必要。
最后要着重指出，喜马拉雅带的大地震对我国西南地区有重大影响。历史资料证实，喜马拉雅一带发生大震后，中国西南地区紧随其后也要发生大地震，而目前我国西南地区存在多个危险区，包括：川滇交界的石棉—西昌—巧家一带及其以东的大凉山地区、滇西北大理—丽江地区、南汀河—盈江—畹町地区和澜沧—景洪—中缅边界地区等[7~10]。除了关注喜马拉雅带地震活动之外，也应该同时关注我国西南地区和新藏三角区、帕米尔-贝加尔带、南北带的震情发展。
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图 2 喜马拉雅弧地震应变释放曲线及M≥7.0地震序列(1800—2014)
Figure 2. Strain release curve and M≥7 earthquake sequence of Himalaya arc (1800—2014)
图 3 喜马拉雅弧地震时空图像(M≥7.5)(斜线阴影部分表示空区范围，据文献[6]修改)
Figure 3. Spatio-temporal image (M≥7.5) of earthquake in Himalaya arc
图 4 喜马拉雅带地震纵向迁移图示(M≥7.5)
Figure 4. Earthquakes migration along the Himalaya belt (M≥7.5)
图 5 喜马拉雅带地震横向迁移示意图(箭头表示地震形变波传播方向)
Figure 5. Schematic diagram of seismic lateral migration in Himalaya belt
表 1 喜马拉雅带地震横向迁移数据
Table 1. Table of seismic lateral migration in Himalaya belt
发震时间 震中 震级 发震地点 持续时间/a 迁移速度/
(km·a-1)备注 N E 1934-01-15 26.5 86.5 8.1 尼泊尔 1934-12-15 31.1 88.8 7.0 西藏申扎 3 550 高速迁移 1937-01-07 35.5 97.6 6.5 青海阿拉克湖 1949-02-23 41.9 83.2 7.2 库车(新疆) 23 70 中速迁移 1957-12-04 45.1 99.4 8.1 蒙古 1951-11-18 31.1 91.4 8.0 当雄 57 20 低速迁移 1973-07-14 35.1 86.5 7.3 尼玛 1991-02-15 40.0 79.0 6.5 林平(新) 1950-08-15 28.5 96.7 8.6 察隅 1951-11-18 31.1 91.4 8.0 当雄 2 550 高速迁移 1952-10-05 37.1 93.2 6.0 玛格美仁(青海) 1962-05-21 36.9 95.8 6.9 格尔木(青海) 24 70 中速迁移 1970-06-05 42.2 78.7 6.6 阿拉木图 1974-07-04 45.0 93.9 7.5 蒙古 1971-04-03 32.0 95.0 6.5 杂多 51 18 低速迁移 2001-11-14 36.2 90.9 8.1 昆仑山 
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