日本地处太平洋西岸,是地震频发国家之一。北京时间2025年12月8日22时15分日本本州东部发生7.5级地震,震源深度50公里。早在2025年11月9日4时29分,该海域就发生过5.0级前震,震源深度10公里。到2025年12月12日10时44分又在同一海域又发生6.8级余震,震源深度20公里。前震和余震的震源深度都比主震浅。
该海域,曾在2011年3月11日下午14时46分,发生过9级特大地震,震源深度24公里。随后引发了海啸,造成了福岛核电站事故。据报道【1】,“海洋地球物理和地质学研究直接证明了海沟发生的地震滑动。差分海底数据显示,相近50米的地震海底位移延伸至日本中部海沟(38-39.2度北纬)。”
这次7.5级的震源深度属于浅源地震中较深的那种;并且比2011的那次9级强震震源深度的两倍还多。震源深度在0-60公里的为浅源地震,在60-300公里的为中源地震,在300公里以上的为深源地震。目前全世界观察到最深的地震为786公里。我国大陆一般为大陆板块地层特征,通常报告的国内地震的震源深度多在10公里左右,例如1976年唐山地震的震源深度为12公里。
通常震源越浅破坏性越大,影响范围越小;震源越深,破坏力越小,但影响范围越大。震源深度是由地震区域地下岩层性质决定的。通常震源发生于地下岩层中最坚硬,抵抗应力最大的那个岩层,也是抵抗震前岩层应力时最难变形的地方。上与下,其它地方早已变形,待震源岩层抵抗不住应力而断裂时地震就发生了。
日本列岛位于环太平洋地震带上。太平洋周围及青藏高源周围都是地震频发区,也是影响我国地震的主要根源。研究日本地震,与我国东南沿海区域地震发生机理的研究息息相关。我国西南和西部地区的地震可归于青藏高源辐射地震区。日本列岛及我国东部沿海到台湾地区的地震都属于太平洋西岸辐射地震区。
太平洋是世界上最大的大洋,有地球上最大的洋底。我在2017年本栏目的《地震的能量来源》【2】一文中就提出,占地球内部最大部分的粘稠地墁中一直进行着密度分化:密度大的物质缓慢下沉,密度小的物质缓慢上浮。上浮的物质可一直上浮到天花板,即软流层的上部,并积聚成一层软流层的轻流质。在上部岩层的强大压力下,这些软流质总是向着压力小的、位置高的地方流。与地面上的水流趋势刚好相反。地墁中的密度分化在全球大尺度上基本是均匀的。大陆板块地壳厚,因此软流层轻流质通常向陆地周边或向陆地中部的高处流。洋底板块地壳薄,大洋中部往往也是大洋最深的区域,其洋底板块底面往往最低。洋中脊最初时的底部就是分水岭,从地墁上浮的轻流质在洋脊底部从中脊向两边分开,分别向洋底两边缓慢流去。巨大的洋底,巨大的轻流质流,驮曳着两块半洋底缓慢地向两边移动,在洋脊处撕开一条裂缝。洋脊裂缝逐渐增大,裂缝下的岩浆上涌填充形成洋脊。这种现象一直被地质界误认为是洋底的洋脊扩张推动洋底向两边移动。其实大洋中脊处上涌的岩浆哪会有那么大的推力,更何况岩浆冷却时还会产生收缩力。
太平洋和大西洋的洋脊大致为南北走向,因此它们的扩张大致都是向东西方向的扩张。印度洋的洋脊基本为西北-东南走向,因此印度洋的洋底应该是向东北和西南双向扩张。但由于地球自转产生的强大离心力,导致软流层轻流质由两极向赤道的集中运动,最终使印度洋南部洋底向南运动消失。印度大陆属于南方古陆的一部分,从诞生就有快速向东北漂移的运动【3】。印度大陆与印度洋的北部洋底形成一个整体的比较坚固的板块,一起向东北方向运动。当与北部的喜马拉雅原陆相遇时,喜马拉雅原陆正位于赤道附近,在南北汇聚来的软流层轻流质的上涌和托举作用下,上层岩层被不断抬高,变成比较温暖且硬度小易变形的新陆。这种效应在全球赤道附近普遍存在,导致赤道附近难以生成大块陆地。例如南北美洲在赤道附近的陆地几乎断开;欧洲与非洲之间被撕裂出多个海湾;东南亚也被撕裂成多个海岛。比较坚硬的印度板块的北部边缘直接插入青藏高源底部。青藏高源被抬高,底下的印度板块继续向东北方向推进,就像推土机,将青藏高源底下的软流层和轻流质一直推向东北远方。结果形成了我国大陆的四大高原:南部的青藏高原和云贵高原,黄土高原与内蒙古高原。四大高原大致构成以青藏-云贵为底,以内蒙古为顶的一个三角形或梯形。这四大高原构成了我国大陆,甚至欧亚大陆的西南-东北走向的脊梁。这一西南-东北走向的脊梁自然形成了我国的一条地理地形标志线,此线的东南方主要是平原和丘岭,构成我国的主要人口的密集分布并成为经济发达地区。印度板块向东北方向的推进是形成我国四大高原的第一大因素。西太平洋洋底板块向西北方向的移动,是我国四大高原形成的第二大因素。
在北半球,西太平洋洋底板块向西运动,最先遇到的是日本群岛和台湾群岛两大阻力点。在这两点之间,随后又遇到了渤海湾。洋底板块的前沿发生断拆,并形成深的海沟和海湾。板块之下的软流层上方的轻流质的一部分通过火山形式喷发,例如日本和台湾的火山。在日本和台湾之间的大片区域,大部分轻流质沿我国东南沿海比较平缓的陆地板块的底部流向内陆区的板块底部。靠近北部的一部分在绕转渤海湾时通过地震被耗散。而大部分轻流质一起延伸到四大高原的底部。因此我国的四大高原是由印度板块和西太板块共同运动的结果。这两大板块的作用方式是不同的。印度板块是直接插入青藏高原底部,像推土机一样推动轻流质前进;西太板块是大面积小流速缓慢流向大陆板块底部,最后汇聚于四大高原板块底部。
在日本群岛和台湾群岛附近洋底板块前缘发生断裂,断裂后的洋底板块前缘能更轻松的得到抬升,抬升又引来在两群岛之间洋底板块下的轻流质的汇聚,汇聚的结果又会在最短的时间周期内产生新的地震和新的火山的爆发。所以在日本的本州海域就形成了越来越短的大地震周期。由于日本和我国台湾省已经消耗和释放了西太板块的大部分动能及板块之下的大部分的轻流质。所以我国东南沿海内陆的地震活动明显减少。
为什么我国东部沿海地区没有像青藏高原那样被抬起呢?太平洋是比较老的大洋,我国东南沿海陆地板块长期受太平洋的冷却作用,早已变得更冷岩层更硬且更深厚,当与具有坚硬边缘的洋底板块相遇时,在硬碰硬中只有较薄的洋底板块边缘发生断拆。来自洋底板块下部的残余的轻流质选择流向压力小且位置高的地方,与地面上的虹吸管一样,经过沿海板块的底部,缓慢流向四大高原的底部,构成了我国四大高原形成的次要因素。
总之,日本的台湾的地震和火山爆发,减少了我国东南沿海陆地区域的地震活动。印度板块的东北向运动和太平洋西部洋底板块的西向运动共同堆起的我国的四大高原。
参考文献
【2】王孝恩.地震的能量来源,中科院科学智慧火花,2017-04-11.
【3】Xiao En Wang(2024) The Cantilever Fracture Model of Planetary Formation in the Solar System and Plate Tectonics of Earth. Japan Journal of Research. OI: 10.33425/2690-8077.1154