[科普中国]-为什么花莲地震损失如此巨大？专家：建筑质量问题未引起重视

导读：2月6日夜间，发生的花莲地震目前已成为大家关注的新闻焦点，截止发稿前为止，地震已经造成200余人伤亡，同时尚有173人失联。震中附近烈度最高达到7级，并造成建筑物的倒塌、倾覆。灾后救援工作正在紧张进行中。到目前为止，地震的余震还在不时发生，没有迹象表明此区域的地壳应力已经全部释放出来，尚不能断定是主震——余震型地震。更大的可能是比“余震——主震——余震”型更加复杂的复合类型地震，未来的48小时发生大震烈震的概率还很高，希望台湾地区民众在未来3天能都保持高度的机警，一旦发生地震迹象迅速展开避震行动。那么，这次地震的成因是什么？为什么花莲所在的台东地区地震如此多发？后续有发生次生灾害的可能性么？花莲处于太平洋板块和亚欧板块交界处，正是地震高发带图 1一周之内花莲地区震中及地震等级分布图从上图中可以看出，该地区从2018年2月3日起进入了板壳活跃期，一周之内发生4.5级以上地震多达20余次。该地区位于环太平洋火山地震带上，处在太平洋板块和亚欧板块交界处，地震频繁。台湾花东地区更是受到菲律宾海板块向北-西北方向的侵入作用，形成典型的岛弧与弧后构造系统。逆冲断层地震主要发生在下伏板块（菲律宾海板块）与上覆板块（欧亚板块）之间交界面上；正断层地震频繁发生集中于冲绳弧后盆地区域；平移断层地震通常沿着琉球岛弧弧前地区的数条南北向平移断层发生。菲律宾海板块在此期间的作用尤为突出，首先他的地质构造极其特殊，它的东、西两侧是逆冲的俯冲系统，群岛由一个主要的转换断层——菲律宾断层切割而成；同时岛弧本身具有发育火山、断层和强震的特征；此外它的边界几乎是板块汇聚带。太平洋板块俯冲到地幔中，南部的日本，伊豆-小笠原和马里亚纳岛弧之下，延伸超过3000公里，沿菲律宾海板块东缘，形成了一块超级俯冲带，带来的巨大的板块碰撞能量并造成高频繁高强度地震活动，延伸至600公里以上。在这个广泛的板块汇聚带，已发生数次大型地震（m＞8）。图 2菲律宾海板块构造及地震分布图板块收敛带是易于发生特大型地震的地体构造区，例如2004至2009年间印度尼西亚苏门答腊地区的数次大型逆冲断层地震，以及2011年日本东北规模9.0的东北大地震。同时在震源深度上有着明显规律性：下图显示过去10年内台湾东部海域（菲律宾海）规模大于3的背景地震活动数据（Data Source：CWB），将背景地震沿着东西向剖面投影，投影宽度40公里。图 3 震源深度投影平面图（谷歌）图 4 震源深度投影平面图及剖面图花莲地区历来地震不断，并伴随海啸危险台湾东部海域自有仪器观测纪录以来的数十年间也发生了数次大型地震，例如2002年发生的331大地震（6.8级），虽然震中位于近两百公里远处，仍对大台北都会区造成强烈的震动摇晃与灾情。地震学家的研究显示，台湾东部外海的超过50公里深的深源地震，特别是隐没带地震，会因地震波传递路径以及台北盆地内沉积物的共振综合形成震波放大效应，造成台北盆地发生较为强烈的震动。图 5 台湾及东部海域构造及海底地形示意图台湾东部外海的隐没带还有另一项重大的潜在地震灾害——海啸。过去数千年间此区域曾发生过数起大型海啸，例如琉球群岛的1771 Great Yaeyama海啸。同时因为震源距台东还是比较近，可能只有几十公里，所以海啸波抵达海岸的时间也较短，只有一分钟到十几分钟。在这种情况下，海啸预警时间则更短或根本无预警时间，因而往往造成极为严重的灾害。菲律宾海板块可以称得上世界上板块活动最频繁的地区，在此边界上发生过7次特大地震（M 8级）和250次（M·7）大地震，其中1923年关东大地震和1995年神户大地震分别造成99000和6400人伤亡；1935年和1999年的台湾大地震分别造成了3300和2500人的伤亡； 1976年和1990年吕宋摩洛湾（菲律宾）大地震则分别造成7100和2400人的伤亡。也有一些海啸事件产生在该地区，包括摩洛湾的地震，海啸造成5000多人死亡。此次花莲地震暴露出严重的房屋建筑质量问题虽然此次的花莲地震在等级和伤亡人数上无法同这些大地震相提并论，但阅读1900-2015年间台湾地区地震分布图后，你会发现基本上台湾东部地震在数量和等级都远超西部地区，此次地震发生在花莲地区也难说意外。同时地震的最高等级为6.5级，与该地过往的数次大型地震记录相比，实际上并不算很高。图 6 1900-2015年间台湾地区地震分布图令人揪心的是，我们通过新闻机构传来的消息得知，目前为止有四处大型建筑发生问题：统帅饭店倒塌（图7）、云翠大楼(图8)倒塌、国盛一街1号大楼倾斜、国盛六街41号民宅倾斜，受损情况相当严重。图 7发生倾斜的统帅饭店图 8花莲“云门翠堤”大楼倾斜30度，由4大钢架支撑。值得注意的是，新闻照片中几处重要建筑发生严重损坏，但周围的民房却相对完整，这在房屋的抗震设计上是很不合理的：首先在地震多发的花莲地区，抗震建筑设计无疑是必须的。虽然抗震设计的细节很多，但有一个硬性指标非常明白——在我国GB50011-2010的规范中，将台中，苗栗，云林，嘉义，花莲的抗震设计设为9级，简单讲就是能抵御住9级烈度的地震。本次地震烈度离9级尚有一定距离，发生严重的建筑倾覆、倒塌灾害属实不应该。图 9花莲地震烈度图及台湾地震监测站分布图（三角形为地震监测站）此次地震，地震最强烈度区域仅仅为7级，这说明此次受损房屋的抗震设计和施工不过关，不足以应付该地区多发地震强震的情况，是施工建设单位的失职，也是相关监管部门的问题。同时，此次地震造成人员伤亡较少的另一个原因是该地是台湾人口密度最小的地区之一，从下图可以明显看出台湾人口的分布情况，西部明显高于东部，这主要是由于东部地形更加复杂，不适于大城市建设。图 10 2010年台湾花莲地区人口分布（台湾省中华民国统计资讯网）此外，回到图9，还会发现东部虽然属于地震多发区，但地震观察站的数量要远远低于西部。这其中有经济原因，花莲地区人均收入不及西部城市的一半，不能为当地基础建设和行政管理提供有力的资金支持；同时，该地区人口偏老龄化，更加制约该地区的经济发展。本次地震后续发生次生地质灾害的可能性查询该地区地质图可以发现，地层主要为长春组、九曲组，南开冈组和玉呂组，发育平行于板壳接触带，同时主要岩石岩性多为页岩、片岩和片麻岩，在有水浸润后，会非常容易发生走滑；加之该地区高差较大，在震后发生泥石流和滑坡的概率非常大。再因为地形崎岖复杂，会使后期的救助工作更难展开。图 11花莲地区地质简图虽然受灾地在台湾并不是核心都会区，但依然关系着千万人的安危。目前尚处在灾中阶段，应当积极展开受灾人民的救助工作，严防死守，防止二次地质灾害的发生。相关职能部门在未来的日子里更应严格的发挥抗震减灾的监督和指导作用，避免天灾下的人祸。希望花莲人们能顺利度过难关。作者：荆博 科了个普审稿：许建东 中国地震局火山研究中心主任文章由“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”