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阪神大地震是日本自1923年關東大地震以來規模最大的都市直下型地震。由于神戶是日本關西重要城市,人口密集(當時人簡襪口約105萬人),地震又在清晨發生,因此造成相當多傷亡。返咐改統計有6,434人死亡,43,792人受傷,房漏判屋受創而必須住到組合屋的有32萬人。
大阪地區除了95年有一次嚴寬姿重的阪神大地震之外,沒有大型地震。
因此,大阪地區寬帶還屬于地震相對不頻繁慎巧蘆的日本地區。
Takao Miyata
(Department of Earth and Planetary Sciences,Faculty of Science,Kobe University,Nada-ku.Kobe 657,Japan.)
Jingpeng Hong
(Graduate School of Science and Technology,Kobe University,Nada-ku,Kobe 657,Japan)
Yasuhide Nigauri Yasuo Maeda
(Institute for Science and Mathematics,Education Development,University of Philippines,Diliman,Quezon1101,Philippines)
摘要我們據電線桿傾斜和房屋入水口滑動求解了1995年兵庫南部地震期間神戶城區的地面同震位移。大的位移呈線性分布于神戶活斷層隱伏帶。同時,破碎帶亦集中分布于活斷層隱伏帶。由這些特征和對地震時強震運動特征分析,我們認為,具線性分布的明顯的地面位移是隱伏活斷層的斷裂活動造成的。
關鍵詞神戶地震城區活斷層同震地面位移
1引言
1995年1月17日,一個震級為7.2(JMA)的災難性地震襲擊了日本西南部神戶-大阪地區的大城市。神戶地震斷層運動的結果是,地震奪去6400余人的生命、摧毀許多房屋、鋼筋混凝土(RC)結構建筑物以及生命線工程。
地震以后,兵庫縣[5]、日本地質調查局[2]以及關西地區地震觀測委員會(CEORKA)[10]對該地震進行的地震反射測量,弄清了神戶-大阪地區淡路島和大阪灣地區的隱伏斷層的輪廓。
本文旨在根據由電線桿斜度、房屋入水口變形及同震地表破裂求得的同震位移,討論神戶下隱伏活斷層的運動。
2地震學和地質背景
1995年兵庫南部(神戶)地震(MJMA=7.2)發生在六甲山脈—淡路斷層帶。主震位于神戶與淡路島之間的赤石海峽(圖1)。主震的震源機制為太平洋板塊俯沖引起的東西向的擠壓。主震后10h內發生的余震[13]分布在由震中向東北長達25km、向西南長達20km的帶狀地區。Kikuchi[7]和Irikura[6]分別根據遠指氏震體波和強震地面運動特征指出,本次地震可分為三個亞震事件,并與三條斷層相對應,第三個亞震事件位于神戶地區。
圖1a—索引圖;b—六甲山脈至大阪灣剖面(據文獻[5]修正)實線:1995年兵庫南部地震期間活動斷層,虛線:不活動斷層
一些北東走向的活斷層分布于六甲山脈至淡路島[4]。盡管稱為野島的地震斷層出現于該島[11],而神戶城區地表上未能看出。但是,地震時城區地面運動強烈且城區地表形成許多裂隙。
六甲山脈主要由白堊紀花崗巖組成,而神戶城區則主要由上新統—更新統沉積層組成,厚約1500m[5]。六甲山脈和大阪盆地間活斷層發育,其中有些埋藏于沉積層之下(圖1)。神戶城區地形主要分為唯笑散扇形沉積、古河谷底、天然沖積堤、抬升河床、煤渣層、三角洲、沙壩、沖積低地以及淤積地[15]。
3地面位移
3.1電線桿的同震傾斜
神戶城區有大量電線桿在地震時傾斜和被破壞。電線桿因地震力而移動(圖2),傾斜電線桿與公路柏油面之間形成一個開口(在圖上用S表示)。震后三個月內我們在城區量度了1307條長達15m和16m的電線桿(細型)的開口。S的最大值是8cm長。
圖2細型電線桿因地震地面移動而傾斜L—桿長;d—桿頂直徑;F—地震力;S—桿與公路柏油層之間的開口量
圖3表示電線桿與公路柏油面之間的開口量S的分布。神戶東面的S值大于西面的。大于2cm的S值呈斑點或和線性分布。線性分布位于升羨六甲山脈原有活斷層(五助橋、蘆屋和高陽斷層等)的西南延伸帶(隱伏斷層),而斑點分布則位于如舊池塘、占河床、谷底、煤渣層及沖積扇邊緣等柔軟的地面。
圖3電線桿的位移分布大于2cm或更大的S值呈斑點分布和線性分布;斷層線是Huzita和Sano所作[5]
3.2房屋入水口的同震滑動
房屋入水口內徑為35cm,地震時的水平滑動常發生于深達40~70cm的接頭部位。為確定地層位移的方向和沖擊力的量級,調查了神戶城區1277所房屋入水口的同震位移。圖4為地震時沖擊力造成的房屋入水口位移的模型[14]。按照模型,沖擊力與深度d和位移量s有關。我們可用
圖4房屋入水口水平剪切模型
△p—沖擊力;A—面積;ρ—填土密度;d—地面與剪切面之間的深度;s—房屋入水口的位移。上半部因受力△p在深處d發生位移s
圖5是由位移的房屋入水口求得的沖擊力分布。神戶東部沖擊力的量要比西部的大,其較大的量由斑點、線性分布得到說明。斑點位于舊池塘柔軟沉積層、舊河道、谷底、煤渣層以及沖積扇邊緣。一些線性分布位于原有活斷層(五助橋、蘆屋、高陽斷層等)的西南延伸帶上(隱伏斷層)。
圖5沖擊力圖
圖例中數字為
4神戶隱伏活斷層的地震位移
Aki[1]討論了鄰近一條斷層的地震位移。合成的理論地震圖顯示垂直于斷層的分量,它表示位移脈沖。這是走滑斷層運動造成的特征性位移之一。1995年在兵庫南部地震時也記錄到這種位移。按照Kikuchi[7]的觀點,走滑斷裂運動在其接近和到達地表時分別產生垂直、平行于走向滑動斷層的強地面運動。320。方向的分量呈脈沖狀。理論上,發震斷層的走向是NE50°,其性質是右旋走向滑動。
玫瑰花圖(圖6)顯示了房屋入水口的運動方向。地面運動的最優勢方向應是北西向,其次則是南東向、北東向和南西向。圖上前兩個方向垂直于北東走向的斷層,而后兩個的方向幾乎與斷層平行。這4個大的位移方向可用Kikuchi的理論予以解釋[7]。
圖6房屋入水口的位移方向圖中房屋入水口的沖擊力大于100[cm3/2]
5破裂帶
地表破裂正好出現于城區隱伏斷層上。例如,一條破裂帶位于神戶大學東南[8],而另一條位于神戶中部五助橋斷層的南西向延伸帶上(隱伏斷層)。破裂的特征是:①由于有堅硬的鋼筋混凝土結構物和建筑物存在,分布樣式很復雜,②延伸短,約100~200m,③寬度大,達200~300m寬,④總體上右旋位移,約幾十厘米至幾厘米。
六甲山脈原有的五助橋斷層(活斷層)上也辨認出了相同的破裂帶[3,11]。
6結論
(1)由電線桿和房屋入水口觀測到的大位移的線性分布出現于原有活斷層的南西向延伸帶(隱伏段)上。
(2)由電線桿求得的4個大的地震位移垂直或平行于北東走向的斷層。這可認為是神戶地區深部的右旋走滑斷層運動的結果。
(3)破裂帶也出現于原有活斷層的南西向延伸帶(隱伏段)上。
由這些特征判斷,我們認為地表破裂的線性分布是由神戶城區深部活斷層的右旋運動造成的。許多鋼筋混凝土結構物(如建筑物、高架高速公路和鐵路)明顯的被破壞,認為多發生于神戶城區沿隱伏斷層一帶。這些地表破裂在了解地下斷層運動方面是很重要的。
致謝我們感謝大阪市大學Emeritus Kazuo Huzita教授給予贊助與鼓勵。感謝神戶大學基金對本項研究工作的部分資助。
(張鳴岡譯,郝重濤校)
參考文獻
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阪神大地震給日本造成了高達一千億美元的經濟損失,以及六千多人的死亡和四萬多人的受傷。阪神大地震發生于上個世紀的九五年一月,發生地點為日本關西,震級為里氏7.3。由于此次地震的主要受災區為神戶至大阪之間的區域,所以該地震被命名為“阪神大地震”。阪神大地震的類型屬于直下型地震,也就是震源所在地與震中區同為一地,與之同類型的還有中國唐山大地震。
阪神大地震是日本繼二三年的關東大地震之后時隔七十多年又一次遭遇的大規模地震。阪神大地震的震中是在距離的神戶僅二十多公里的淡路島,是由神戶與淡路島之間的斷層活動所觸發的。由于城市直下型地震本就難以預測,再加上神戶與震中的近距離以及當時城市抗震措施以及技術的不完備,這場大地震所造成的傷害是非常嚴重的。
就阪神大地震所造成的后果來看,這場地震的發生直接導致日本2% 左右的GDP瞬間化為烏有,經濟損失高達千億美元。除此之外,這場地震還造成十萬多幢房屋倒塌、損壞,三十多萬日本民眾因此無家可歸。再有就是阪神大地震所造成的人員傷亡數量也是非常大的,其中受傷人數多達四萬多人,死亡人數則有六千多人。這等程度的傷害對于日本人來說無疑是一次重大劫晌族搭難。
阪神大地震發生之后,日本政府在后續的救援過程中遭遇到了不少問題。由于地震的發生,神戶地區信號受損,所以通訊十分不便。再有就是,房屋的倒塌、道路的破損也讓道路嚴重堵塞,從而導致救援工作無法迅速、有效地展開。除此之外,日本當時的救援工作還暴露出了協調不合理,救援物資安排混亂,外加對于火災等后續災害的救援不夠及時等等。這些問題的出現促使日本當局對地震防護工作進行了反思。
在吸取了阪神大地震所暴宴拿露出來的種種問題之后,日本開始對癥下藥地改善交通、建筑等,借此來做到科學防震減災。除此之外,日本民眾也在此次地震之后樹立了“共救”觀念。零二年的時候日本政府在阪神大地震所穗型造成的廢墟上修建了名為“人與防災未來中心”的兩棟建筑,借此來紀念這場曾給日本造成重大傷害的地震災害。而今,這場地震已經過去26年。就在前不久剛剛過去的地震周年日,日本也是舉辦了一場追悼會。
1923年9月1日,東京發生里氏7.9級地震,造成142807人死亡。
1927年3月7日,西部京都地區發生里氏7.3級地震,造成2925人死亡。
1933年3月3日,本州島北部三陸發生里氏8.1級地震,造成3008人死亡。
1943年9月10日,西海岸鳥取縣絕鬧發生里氏7.2級地震,造成1083人死亡。
1944年12月7日,中部太平洋海岸模改發生里氏7.9級地震,造成998人死亡。
1945年1月13日,中部名古屋附近三川發生里氏6.8級地震,造成2306人死亡。
1946年12月21日,西部大面積地區發生里氏8.0級地震,并碼罩造成1443人死亡。
1995年1月17日,西部神戶及附近地區發生里氏7.3級地震,造成6437人死亡或失蹤。
2004年10月23日,中部新潟發生里氏6.8級地震,造成67人死亡。
2007年7月16日,新潟海岸地區發生里氏6.8級地震,造成至少9人死