土耳其“雙震”發生在斷裂帶活動“空區”

2023年2月6日在土耳其中南部卡赫拉曼馬拉什省發生兩次大規模地震。第一次7.8級（矩震級）地震發生在當地時間凌晨4時17分（北京時間9時17分）（東經37.03°，北緯37.17°），第二次7.5級地震發生在13時24分（北京時間18時24分）（東經37.20°，北緯38.02°），位于7.8級地震北北東方向約100公里。

兩次大地震震源深度較淺，斷層破裂位于地表以下0-20公里之間，震中附近有很多人口密集區，7.8級地震距離加濟安泰普省首府30公里，該市人口超過200萬，造成震中地區大部分建筑物被毀，土耳其及其南部接壤的敘利亞等國家均有大量人員傷亡和明顯震感。

活躍的扎格羅斯-喜馬拉雅地震帶

扎格羅斯-喜馬拉雅造山帶是世界上規模最大的大陸板塊碰撞邊界，印度板塊和阿拉伯板塊先后自南向北俯沖到歐亞板塊之下，自東向西形成青藏高原、伊朗高原和安納托利亞高原（Hatzfeld and Molnar, 2010）。扎格羅斯-喜馬拉雅地震帶又稱“歐亞地震帶”，橫貫整個亞洲和歐洲。2023年土耳其地震發生在安納托利亞高原和伊朗高原的過渡地帶，位于東安納托利亞左旋走滑斷裂帶上。

板塊構造學說將全球分成六大板塊，其中歐亞板塊幾乎全部在大陸，包括亞洲和歐洲大部分地區。從整個歐亞板塊邊界的地震活動性來看，南部的大陸板塊碰撞邊界比東部的太平洋板塊-歐亞板塊碰撞邊界地震活動程度要低得多。但是從地震危害性的角度來看，地震活動所造成的直接財產損失和人員傷亡，扎格羅斯-喜馬拉雅地震帶位居世界之首。1950年8月15日在西藏自治區東部墨脫-察隅縣交界發生8.6級地震，是世界上有史以來記錄到的最大內陸型地震；2005年10月8日在喜馬拉雅山脈西部克什米爾地區發生7.6級地震， 造成8.7萬人遇難；1999年8月17日在土耳其西部伊茲米特市發生7.4級地震，造成1.6萬人喪生（圖1）。

發生在斷裂帶歷史地震活動“空區”的地震

本次土耳其地震的發生位置并非意料之外，這里近300公里超長地震“空區”在最近數百年間尚未發生過大地震。在“空區”西南向，1872年4月2日和4月3日先后發生7.3級和7.2級地震；在“空區”東北向，1893年3月2日和31日先后發生7.1級和7.0級地震。本次7.8級地震破裂長度在250-300公里之間，基本上填補了東安納托利亞斷裂帶最近數百年間尚無活動記錄的地震“空區”（圖2）。

板塊邊界發生大地震是普遍的自然現象。如果早有預料這里將發生大地震，為啥沒有應對措施呢？實際上喜馬拉雅山脈中部也有類似的超長地震“空區”。在該空區東段，2015年4月25日和5月12日相繼發生了7.8級和7.3級地震。然而2015年尼泊爾地震并未填補該地震“空區”，地震發生的起始位置位于“空區”東段，地震發生時沿著喜馬拉雅山脈向東側發生單向破裂（Bai et al., 2019）。由此可見，未來大地震將在何處發生、可能有多大震級，很大程度上取決于板塊邊界斷裂的幾何形態和地下結構的時空變化特征。

結束語

關于2023年土耳其地震還有很多未解之謎，比如邊界斷裂的幾何形態如何影響大地震的發生過程。從震后一天的余震活動情況來看，東安納托利亞斷裂的方向在7.8級地震的東西兩側可能發生突然偏轉，震源區東側以北可能存在近東西方向的不同分支，這些都是以前沒有看到的現象。得益于全球地震臺網觀測精度和波形數據處理技術的不斷提高，準確的地震資料分析將使我們看到更加清晰的震源區深部結構圖像。

圖1 灰色曲線表示扎格羅斯-喜馬拉雅造山帶活動斷裂構造背景（Deng et al., 2003; Nissen et al., 2011）。圓圈表示1800年以來7級以上大地震的分布（Utsu,2002）。箭頭表示阿拉伯板塊和印度板塊相對于歐亞板塊的北北東向運動方向。

圖2 研究區域構造背景、斷層分布、1800-2022年間的地震分布（藍色、來自美國地質調查局地震目錄和Utsu,2002）和2023年土耳其地震序列的分布（紅色，來自歐洲-地中海地震中心地震目錄）。方框分別表示1872、1893年和2023年雙震序列的震源參數。黑色虛線橢圓表示東安納托利亞斷裂帶歷史地震活動“空區”。圖片修改自Seis-PC軟件（Ishikawa, 1986）。

References:

Bai, L., Klemperer, S.L., Mori, J., Karplus, M.S., Ding, L., Liu, H., Li, G., Song, B., Dhakal, S., 2019. Lateral variation of the Main Himalayan Thrust controls the rupture length of the 2015 Gorkha earthquake in Nepal. Science Advances 5, eaav0723.

Deng, Q., Zhang, P., Ran, Y., Yang, X., Min, W., Chu, Q., 2003. Basic characteristics of active tectonics of China. Science China (Series D) 46(4), 356-372.

Hatzfeld, D., Molnar, P., 2010. Comparisons of the kinematics and deep structures of the Zagros and Himalaya and of the Iranian and Tibetan plateaus and geodynamic implications. Reviews of Geophysics 48, RG2005.

Ishikawa, Y., 1986, Introduction to the revision of SEIS-PC. Geological Information 11, 65-74.

Nissen, E., Tatar, M. Jackson, J.A., Allen, M.B., 2011. New views on earthquake faulting in the Zagros fold-and-thrust belt of Iran. Geophysical Journal International 186(3), 928-944.

Utsu, T., 2002, A list of deadly earthquakes in the World: 1500-2000, in International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology Part A, edited by Lee, W.K., Kanamori, H., Jennings, P.C., Kisslinger, C., 691-717, Academic Press, San Diego.