海底地震

地震是地下岩石突然断裂而发生急剧运动,从而产生地震波向周围传播,并在相当范围内引起大地震动的现象。地震在地球表面的分布极不均匀,大部分地震是构造地震,且主要发生在海洋地区。岩石圈板块沿边界的相对运动相互作用是导致海底地震的主要原因。海底地震分布规律和发生机制的研究,是板块构造理论的重要支柱。海底地震及其所引起的海啸,给人类带来灾难。

海底地震主要分布在活动大陆边缘和大洋中脊,分别相当于洋壳的俯冲破坏与扩张新生地带。两带的地震活动性质截然不同。(图1)

图 活动大陆边缘地震带

位于板块俯冲边界,主体是环太平洋地震带,此外还包括印度洋爪哇海沟附近,大西洋波多黎各海沟及南桑威奇海沟附近的地震带。环太平洋地震带释放的地震能量约占全球总量的80%。这里既有浅源(<70公里)地震,也有中源(70~300公里)地震和深源(300~700公里)地震,地震带较宽。震源深度通常自洋侧(海沟附近)向陆侧加深,构成一倾斜的震源带,称贝尼奥夫带。全球几乎所有的深源地震,以及大多数的中、浅源地震都发生在板块俯冲边界。全球最大震级(8.9级),即发生在这里。

活动大陆边缘的地震活动大致可分为:

(1)海沟及洋侧坡的小量浅震,多属正断层型,是大洋板块沿俯冲带向下弯曲引起的。

(2)海沟陆侧坡附近频繁的浅震,多属逆断层型,一般认为导源于沿板块接触带的汇聚挤压作用,太平洋周缘的大地震大多属于这种类型。

(3)火山弧附近的小量浅震,在不同情况下,震源机制或为正断层型,或为逆断层、走向滑动断层型。

(4)构成贝尼奥夫带的中源和深源地震,主要位于火山弧与弧后区之下。

贝尼奥夫带通常自海沟内侧下倾,上部平缓,向下逐渐变陡,平均倾角 45°,在不同地区可变动于15°~90°之间。如日本东北和南美西缘一些段落贝尼奥夫带较缓,不超过30°(图2);马里亚纳一带较陡,几近直立;汤加一带则有接近45°的倾角。少数贝尼奥夫带向大洋一侧倾斜。贝尼奥夫带的深度也不一致,有些仅200~300公里深,有些可延至600~700公里深处,还有的在300~500公里深处是断开的,如南美西缘和新赫布里底群岛。出现大于 300公里深震的地区有千岛-堪察加、日本陆侧、伊豆-小笠原、菲律宾、汤加-克马德克、南美西缘等。贝尼奥夫带的厚度较小,有的不超过20公里。由于板块下插至较大深度,其内部温度不高,仍具有一定弹性,所以中、深源地震是下插板块内部破裂的结果。

图 大洋中脊地震带

该处为分离型板块边界,只有浅源地震,地震带狭窄、连续,宽度仅数十公里,释放的地震能量占全球总量的 5%。大洋中脊的地震活动包括:

(1)沿中脊轴部(或中央裂谷)分布的地震,震级一般不超过7级,大地震很少;属正断层型,显示张应力垂直于中脊走向。

(2)沿断裂带分布的地震,仅限于被错开的中脊轴之间的断裂带段落,震源机制显示为走向滑动断层,断层面近于直立,错动方向与中脊被错开的方向恰好相反,证明这些断裂带属于转换断层性质。大洋中脊上最强烈的地震均见于断裂带,最大震级8.4级。大洋中脊地震带纵贯大西洋、北冰洋、印度洋和太平洋,在各大洋之间首尾相连,并与环太平洋地震带、阿尔卑斯-喜马拉雅地震带相连接。作为板块边界的地震带相互交接,把岩石圈划分为若干内部地震活动较弱的巨大板块(见板块构造说)。

大洋中脊两侧的大洋盆地,位于板块内部,是全球地震活动最平静的区域。但在出现火山活动的局部地区,可有一些地震,如夏威夷群岛一带火山地震活动比较显著,这些火山地震是由导致火山喷发的地下岩浆的运动引起的。