科研动态│李琳琳：全球近期“非典型”海啸源事件机制分析及其对南海海啸研究的启示

【编者按】中山大学地球科学与工程学院前身为矿物地质系，创建于1924年，是我国综合性大学中最早创办地质研究和人才培养机构之一，是两广地质调查所的依托单位和首次西沙科考的发起单位。学院现有国家级高层次人才近30人次，正聚焦大陆动力学与地表效应、深地探测与资源能源、地震孕育及其链生灾害以及大数据智能地球科学等多个方向开展原创性研究，取得了一批重要成果。

近日，《科学通报》期刊推出中山大学地球科学（地质学）学科创立100周年专辑，集中展示相关研究成果, 致敬中大地科的百年华诞。本期科研动态，李琳琳教授团队将介绍：全球近期“非典型”海啸源事件机制分析及其对南海海啸研究的启示。

大规模破坏性海啸通常源自俯冲带板块界面的板间地震，这类地震震级可达Mw8.0甚至Mw9.0以上，近20年来，此类地震造成了多次重大人员伤亡和经济损失的越洋海啸事件，如2004年Mw9.1级苏门答腊-安德曼特大地震、2010年Mw8.8南美智利大地震和2011年Mw9.0日本东北大地震。然而自2018年以来，全球发生了多起非俯冲带地震触发的重大海啸事件，其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件，2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau火山侧翼崩塌引发的海啸事件，2020年10月30日欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw6.9正断层地震海啸事件，2022年1月15日南太平洋汤加火山VEI等级为5的爆炸式喷发在全球范围内引发海啸事件等。

目前科学家对上述这些 “非典型”海啸源触发海啸机制与过程的认知非常有限，现有灾害防御系统也很难对这些“出人意料”的极端灾害事件作出及时响应，从而造成重大人员伤亡和经济损失。中山大学地球科学与工程学院张培震院士团队李琳琳教授课题组、王伟涛教授和李志刚副教授，联合国家海洋环境预报中心王培涛研究员、中国科学院深海科学与工程研究所王大伟研究员和中国科学院南海海洋研究所邱强研究员，针对全球近期“非典型”海啸事件的触发机制进行深入剖析，揭示了地震导致沿岸/海底砂土液化、继而触发滑坡并产生海啸的链生效应；沿海特殊岸线形态；火山剧烈活动引起的大气-海洋-火山固体物质多相耦合作用等是“非典型”海啸源触发机制复杂化的主要原因。这些机制挑战了海啸形成需伴随海域地震造成的大规模垂向形变这一传统认识，发现海域的正断型和走滑型地震、陆地近岸地震、剧烈火山喷发均可触发链生海啸灾害。

研究团队结合我国南海及其周边海域的构造特征，分别针对南海北部活动断裂板内地震触发的历史海啸事件和环南海的火山历史海啸事件进行梳理分析，指出南海内部的大型活动断裂和四周密集的火山是以往未被重视的潜在海啸源。历史资料和现代仪器记录显示（表1）,南海北部板内强震大多伴随有海啸现象，这些历史事件包括: 1604年发生在滨海断裂带的福建泉州M 8大地震、1605年海南琼州M 7.5大地震、1918年广东南澳M 7.5地震和更加靠近南海北部陆坡的1992年海南地震群事件, 1994年台湾浅滩Ms 7.3地震和2006年台湾屏东Mw 7.0与Mw 6.9地震对。目前我们对南海北部海域活动断裂, 特别是具有孕育强震、大震潜在能力的滨海断裂带和陆坡断裂带等主要地震构造的潜在发震区域的活动性认识不足, 亟需通过多种地质-地球物理探测手段, 结合沉积学、年代学和地震学研究, 实现对断层分段、活动习性和孕震机制等方面更深入的认识, 为评价南海北部潜在强震-滑坡-海啸风险提供基础科学依据.

南海及其周缘区域（95°E～135°E、10°S～25°N）是全球火山密度分布最高的区域之一（图1），该区域的火山在历史上曾多次触发灾害性海啸事件。全球火山计划（Global Vocalism Program）统计显示该区域全新世以来依然活跃的火山数量达164座，仅1700年以来发生的重大喷发事件就有167次（NOAA）。历史和现代仪器记录显示该区域内的22座火山曾引发过41次海啸事件（图1），占全球历史火山海啸事件的24%。南海及其周缘区域火山海啸源主要集中东部的菲律宾岛弧，巽他岛弧区域以及西部海域的火山岛，对这些活跃的火山进行相对可靠的海啸灾害评估也正是接下来需要通过多学科交叉手段共同研究的课题。

图1 南海及其周缘地区构造特征，包含南海北部陆架活动断裂：滨海断裂带（红色虚/实线）和陆坡断裂带（紫色虚/实线）及南海北部板内历史强震及海啸事件（橙色圆点），环南海全新世火山（黄三角）和历史火山海啸事件（红三角）。图中南海北部两条断裂带实线代表新探测确定的断裂带投影至海底的位置，虚线代表根据历史地震和已发表的探测数据确定的位置。

研究团队总结并指出相较于研究较为深入的典型海啸源, 非典型源(板内地震、滑坡、火山活动等)海啸灾害的监测和预警存在诸多挑战，包括: (1)海域断层的位置、几何形态、活动性和发震机制存在很大的不确定性, 直接导致对地震破裂机制和海啸产生能力的认识不足; (2) 火山喷发规模和其伴生的火山体垮塌、碎屑流等次生灾害规模难以预测; (3) 近海板内地震的链生灾害效应难以预测 等，未来需通过海域综合地质地球物理探测、加密海域地质灾害监测以及新型预警技术研发等方面加强以上几个方面的研究。

【参考文献】

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李琳琳，邱强，李志刚，张培震，2022. 南海海啸灾害研究进展及展望，中国科学：  地球科学, 52(5): 803-831

潘晓仪，李琳琳*, 王大伟, 施华斌, 2023. 南海典型海底滑坡的触发机制及其潜在海啸灾害评估. 地球科学进展 38, 192–211.

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李琳琳, 胡桂, 王伟涛, 张坎, 杜朋, 李志刚, 王培涛, 王大伟, 邱强, 张培震. 全球近期非典型海啸源事件机制分析及其对南海海啸研究的启示. 科学通报, 2024, 69(18): 2480–2497. DOI: 10.1360/TB-2023-0973

供稿：李琳琳

初审：王伟涛  黄荣

审核：徐永怡

审核发布：孔晓慧