據中國地震臺網測定,北京時間2026年4月20日15時52分,日本本州東部附近海域(北緯39.85度,東經143.10度)發生7.4級地震,震源深度10千米(圖1)。這次地震究竟是怎樣發生的?為什么會發生在這里?
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圖1 構造背景圖,震源機制解來自USGS
一場“板塊角力”引發的震動
如果用兩個字解釋這次地震的成因,那就是:俯沖。在我們腳下,地球表層其實是由幾塊巨大的“拼圖”(即板塊)構成的。這次地震發生的位置,恰好是太平洋板塊和北美板塊交界的地方。你可以想象一下,浩瀚的太平洋板塊正以每年約83毫米的速度,一刻不停地向西擠,并一頭扎進北美板塊下方(這個過程叫“俯沖”),順著日本海溝插入地下深處(圖1)。這個速度聽上去不快,和指甲生長的速度差不多。但想想看,兩個如此巨大的板塊互不相讓,在持續擠壓中日積月累,積蓄起驚人的能量。當能量積累到巖石再也承受不住時,就會突然斷裂、錯動,把能量瞬間釋放出來,形成地震。
一個30-40年的規律再次應驗
說這片海域“愛地震”,一點都不夸張。在本次震中周圍250公里的范圍內,過去100年里已經記錄到了36次7級及以上的大地震。最近的一次,就是2025年12月8日發生在青森縣的7.6級地震,離這次震中只有137公里(圖1)。科學家們研究歷史地震發現,這次破裂的區域是大地震的“老熟人”。1931年、1968年、1989年和1994年,這片區域或其周邊都發生過7級以上的大地震(圖2)。因此,此處大地震復發周期,不是幾百年,而是大約30到40年。你可以把這理解為,地下的能量積累得非常快。測量數據顯示,這一帶每年至少有2厘米的滑動虧損(圖2),按此速率,30年累計形變量將超過60厘米。巖石頂不住這么強的形變,只能每隔幾十年就“大發脾氣”一次。
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圖2 震間能量積累與歷史大地震破裂區域分布
(改自Satake and Fujii,2014)
這次地震“磨蹭”得有點特別
地震發生后,全球各個研究團隊立刻對它的破裂過程進行了初步分析。雖然大家使用的數據和方法不完全相同,但得出的“畫像”很相似:主破裂區大致是個橢圓形,長約35到40公里,寬約30公里,最大的滑動量達到了3到4米(圖3)。這個破裂模式看起來并不復雜,可能主要就動了一個“凹凸體”。你可以把“凹凸體”想象成斷層面上被“死死焊住”的硬疙瘩,是能量的主要積攢點。同時,這次地震有個讓人琢磨的地方:它的破裂速度似乎很慢。整個破裂過程持續了大約30到40秒。對照上面提到的破裂尺度來算,破裂速度可能還不到每秒2公里。要知道,破裂深度的巖石傳播S波的速度大約是每秒4.3公里,通常這類大地震的破裂速度最大能達到S波速度的90%左右。而這一次,可能連一半都不到,就好像是一次“慢動作”破裂。這能說明什么呢?一種可能的推測是,這次地震的“應力降”比較低——也就是說,能量釋放得沒那么“暴烈”,斷層在更小的壓力差下就發生了滑動。這或許暗示,斷層面上的有效正應力不大,而充滿裂隙的流體壓力可能比較高,起到了“潤滑”作用,讓斷層更容易、也更緩和地滑開了。當然,這只是基于初步結果的推測,要證實它,還需要進一步研究。
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圖3 全球不同研究小組反演得到的破裂模型,顏色代表滑動量
海嘯來了,但和你想的有點不一樣
如此大的海底逆沖地震,自然引發了海嘯。不過,這次海嘯的實際情況比早期預警要樂觀。雖然預警最大高度達到3米,但實際觀測到的最高海嘯,高度只有0.8米(圖4)。同時,海嘯的高度并不嚴格遵循“離震中越近就越高”的規律。比如,有兩個距離震中都比較近的觀測點,一個只測到了0.2米的海嘯,另一個卻測到了0.8米(圖4)。這告訴我們,海底地形的“溝溝坎坎”,以及海岸線自身的形狀,對海浪的最終“身高”影響極大。這些寶貴的實測數據,將成為科學家們日后精細還原地震破裂過程的重要約束。
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圖4 本次地震激發的海嘯高度空間分布
它與“311”大地震有關嗎?
一提到日本強震,許多人都會想起2011年那場9.0級的日本東北特大地震。這次7.4級地震就發生在15年前那個巨大破裂區最北邊緣約100公里外(圖5)。它倆有沒有直接聯系?從應力角度看,2011年那場巨震,可能讓其北部這片的區域“更緊張”了,應力水平進一步升高。加之這里本身就能量積累很快,因此,有個問題自然浮現:去年的一場7.6級和今年的這次7.4級(圖1),是不是一個信號——這片區域正在進入新一輪7級以上大地震“接二連三”的活躍期?大地震活動是不是在向北遷移?這值得科學界持續關注。
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圖5 此次地震與日本“311”大地震空間位置關系
(改自Satake and Fujii,2014)
結語
總之,這次地震發生在一個有“30-40年大地震復發周期”的區域,歷史早已證明這里的“不安分”。看似簡單的破裂過程,卻有著非常慢的破裂速度,這種“慢性子”背后可能隱藏著斷層系統特殊的流體和壓力條件。在我們腳下,那場延續了千萬年的板塊俯沖仍在繼續。每一次大地震,都像是地球露出一條短暫的“縫隙”,讓我們得以瞥見那深不可測的力量。而我們要做的,就是用盡各種方法,去讀懂它留下的“形變與地震波密碼”。
防震減災融媒體工作室
來源: 中國地震局地質研究所 徐杜遠
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