认识板块俯冲的强大威力 —— 1964年美国阿拉斯加9.2级地震

1964年3月27日当地时间17时36分（北京时间28日11时36分），美国阿拉斯加州南部的威廉王子湾发生9.2级地震，震中距离阿拉斯加州首府安克雷奇市约120千米。

这是自有现代地震仪器记录以来,美国历史上震级最高的一次地震，也是全球第二大地震，仅次于1960年智利9.5级地震。地震动足足持续了约5分钟，美国阿拉斯加州、加拿大育空地区和不列颠哥伦比亚省等地区均有强烈震感，地震造成的破坏面积达13万平方千米，有感面积约130万平方千米。

安克雷奇市道路被地震破坏（图片源自USGS）

地震造成了大面积的工程设施、建筑物破坏和巨大的次生灾害。大规模的冰崩、山崩、地表断裂、泥石流等，使距震中160千米以内的铁路、公路、城镇、村庄遭受剧烈破坏，还使长近1000千米、宽300千米广阔区域内的地壳产生形变，震中西南320千米的科迪亚克岛被永久性抬升了9米，安克雷奇市东南区域下沉了2.4米。

位于威廉王子湾的鲸鱼湾被抬升了两米多

（图片源自USGS）

基奈半岛上的一条公路由于沉降被海水淹没

（图片源自USGS）

板块俯冲——地质科学的天然实验场

尽管地震造成了大面积的破坏，但也为科学家认识和研究地震提供了难得的机遇。地震发生后，科学家采用新的理论体系——板块构造学说来审视这次地震，并借此认识到了板块俯冲的强大威力。

当时科研人员并不十分清楚这场特大地震是如何发生的。阿拉斯加大地震作为一个试验场，为板块构造学说提供了实证研究的契机。事实上，只有板块构造学说中的“俯冲带地震”才能解释这次大地震的发生。此次地震产生了有关俯冲带地震发生机理及其带来的危害的大量数据，使科学家们第一次达成共识：板块错动沿着大型逆冲断层发生，海洋板块向下俯冲，同时密度较小的陆地板块被抬升。

阿留申海沟和邻近相同走向的阿留申群岛是太平洋板块和北美洲板块的分界，这段分界是一个消减带，密度较大的太平洋板块不断向北移动，遇到北美洲板块阻挡后，沉入到密度相对较小、浮力更大的北美洲板块之下，俯冲到陆地板块岩石圈下面的地幔中，产生了地震孕育发生的环境。

俯冲带示意图（图片源自网络）

隆起沉降——板块运动改变地表形态

研究发现，大型俯冲带发生地震时，在一定程度上将改变地表形态：在断裂带靠近海的一侧会发生隆起，相反在离断裂带较远的内陆区域则会发生沉降。之后在几十年甚至数个世纪的时间里，随着地球外力和内力的共同作用慢慢恢复至地震前的形态。这种地表形态循环往复的模式在此次阿拉斯加9.2级地震后首次被科学家揭示。

红星为地震震中位置，科迪亚克岛和基奈半岛的临海一侧发生了大规模的隆起（红框区域），内陆则出现了沉降（蓝框区域）（图片源自USGS）

科学家们在震后第一时间到达受灾现场，沿阿拉斯加南部海岸绘制了震后的地形变化图。结果显示：科迪亚克岛和基奈半岛的临海一侧发生了大规模的隆起，最高处达11.58米；部分沿海地区则发生了沉降，最多达2.44米。不仅如此，大地测量研究结果还表明，阿拉斯加沿海大部分区域向海方向推进了至少15米，蒙塔古岛克里尔角原本位于威廉王子湾的海底，是片非常平缓的平坦岩石表面，地震发生后成为此次地震陆地上最大的构造抬升区域。

蒙塔古岛克里尔角从海底抬升（图片源自USGS）

在这次大地震中得到的地表沉降和抬升数据为后续研究提供了宝贵的参考，在俯冲带断裂地震数值模拟测试中被反复利用，并用来计算板块沿断层面的垂直位移。

生死一瞬——不只经受地震一种考验

除了地震之外，板块俯冲还可能会引发海啸和火山喷发。这次地震及其次生灾害共造成131人遇难，其中122人死于海啸。

俯冲带地震的特大推力可以导致海底表面变形，引发海啸，还有一些地震会通过引发水下山体滑坡来引发海啸。阿拉斯加大地震后20分钟左右，威廉王子湾瓦尔迪兹港水下发生山体滑坡，引发海啸，产生的巨浪使直径达24英寸、海拔88至101英尺的树木破碎。当时正值大潮，据记载在瓦尔迪兹港入海口处的海啸波高达30多米。海啸还波及到美洲的太平洋沿岸、夏威夷和日本等国家与地区，造成了不同程度的灾难与损失。

海啸侵袭科迪亚克海岸（图片源自USGS）

阿拉斯加大多数的火山活动是与板块俯冲相伴生的，阿留申群岛几乎每年都有火山喷发，而俯冲带之外的火山活动则较少，所幸此次地震并没有引起火山喷发。

阿拉斯加全新世火山活动分布图

（图片源自《中南阿拉斯加火山特征分析》，大卫·卡尔·施耐德）

但在这场地震发生前，没有人能够预料到这场地震会将海岸线面貌改变到如此程度，更不会想到它将影响地球科学研究的走向。尽管阿拉斯加大地震造成了巨大的生命和财产损失，但它提供了大量有关俯冲带地震及其造成危害的数据，使人们对相关学科的认识有了实质性的飞跃，使得近半个世纪内的地球科学学科有了重大突破。这是解决板块构造发展理论关键机制的一次重大飞跃，是全球地球科学研究的重大突破。

防 震减灾融媒体工作室 出品

指导： 中国地震局公共服务司（法规司）

来源： 融媒体驻山东局专门工作小组 宋昊冉 魏玮