靠近西南千岛海沟的海底大地测量证据：滑动亏损

沉寂海底为何重要

在日本北部海岸，板块一端俯冲到另一端之下，海底几个世纪以来异常沉寂。然而，这种静默可能掩盖着通向一次极大地震和海啸的缓慢能量积累。该研究利用北海道附近海底仪器的精确测量表明，靠近西南千岛海沟的浅表板块界面并非平稳滑动——它处于锁死状态并储存应变。这一发现暗示未来可能发生破沟型的大规模逆冲事件，类似2011年东日本大地震，这对沿海社区和海啸应急规划具有严重意义。

从海底监视板块

日本的大多数地壳运动观测来自陆基的卫星导航接收站。这些站点革新了地震学，但对远离海岸、正位于产生巨型海啸的板块界面上方的海域的敏感度有限。为弥补这一空白，研究者在2019年于根室外海布设了三个海底大地测量站——称为GNSS‑A站。每个站点将海表的类GPS定位与对海底应答器的声学测距相结合，使团队能够在数年间追踪海洋地壳极其微小的水平位移，尽管水文条件变化带来挑战，但仍能达到每年几厘米量级的分辨率。

表明板块界面被锁住的证据

在2019至2024年间，三个近海站点的水平位移方向几乎都与俯冲的太平洋板块一致。其中两处、最靠近海沟的站点，其移动速率与板块自身速度相当。这一模式是强烈锁合板界面的典型特征：断层上方的上盘随下盘一同被牵引，而不是平静地滑动。当研究者将这些观测与在不同假设下的地壳变形数值模型比对时，只有那些设定浅部板块界面完全锁死直至海沟的模型，才能再现位于海沟附近关键站点所观测到的明显向陆运动。

数百年间隐秘的应变积累

沿海的历史海啸沉积显示，极大的地震在该地区数千年间反复发生，平均间隔为数百年，但具有很大变异性。最近的一次巨大事件发生在17世纪，估计震级约为8.8，浅部断层的位移可达25米。自那以后，仅有中等规模的地震破裂了更深的段，而靠近海沟的浅段形成了一个地震缺口，既没有规律性地震，也没有缓慢滑动。以测得的海底位移作为断层滑动亏损积累速度的代理，作者估算在约400年间，该浅段可能已积累约20.5至30.0米的应变——与或甚至超过17世纪事件释放的滑动量相当。

罕见但巨大的地震超周期

北海道近海的模式与2011年东日本大地震前日本海沟所观测到的情况极为相似：深部频繁发生中等地震，靠近海沟处活动很少，以及地质证据显示由数百年分隔的罕见超大事件。这促使科学家提出“巨逆冲超周期”概念，即浅部板界面上长时间的静默应变积累，被贯穿海沟的破裂地震所打断，这类破裂会产生毁灭性海啸。新的海底测量为西南千岛海沟近海浅部断层当前处于锁死高应变状态提供了直接证据，契合这一超周期图景，并强调必须将该区域视为重大的地震与海啸危险区。

对未来风险的意义

尽管存在不确定性——例如应变沿海沟的变化以及其积累是否稳定——该研究的极端情景令人警醒：如果自17世纪以来的现状持续不变，该地区可能正接近另一场巨大的逆冲事件。此项工作凸显，要真正理解此类近海危险，必须在海底进行直接监测，而不仅仅依赖陆上观测。扩展长期海底大地测量网络，并将其与地震记录和地质海啸证据相结合，对于细化预测和提高针对下一次南千岛海沟巨大地震与海啸的防备将至关重要。

引用: Tomita, F., Ohta, Y., Kido, M. et al. Seafloor geodetic evidence of slip deficit near the southwestern Kuril Trench. Commun Earth Environ 7, 274 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03297-2

关键词: 巨型逆冲地震, 滑动亏损, 千岛海沟, 海底大地测量, 海啸危害