周健

引言

2023 年9 月8 日23 時11 分（當地時間），摩洛哥發生6.9 級地震，震中位于摩洛哥高阿特拉斯山脈地區（High Atlas Mountains），距84萬人口的馬拉喀什（Marrakesh）市西南方向72 km，震源深度18.5 km（圖1）。

圖1 2023年9月8日摩洛哥6.9級地震震動分布圖

據摩洛哥內政部9 月10 日的統計信息，地震已造成至少2960 人死亡，5674 人受傷，280萬人受災（圖2）。地震的破壞影響范圍廣大，世界文化遺產馬拉喀什老城很多歷史文物古跡被毀，摩洛哥周邊國家西班牙、葡萄牙和阿爾及利亞等地區均有震感。

圖2 地震后馬拉喀什市一個婦女立于倒塌的建筑廢墟邊

本文對近20 年來各國研究者對摩洛哥及周邊地區的研究成果進行介紹，內容涉及摩洛哥的地震臺網、地震活動性、地球動力學、地震區劃和地震風險等多個地震科學研究領域，并根據已有的資料對2023 年9 月8 日發生的6.9 級馬拉喀什地震進行一些初步的分析，希望對摩洛哥地震的相關研究有所裨益。

摩洛哥的地震科學研究

摩洛哥位于非洲大陸西北端，與歐洲西端的伊比利亞半島隔地中海相望，處在歐亞板塊中利比里亞次級板塊與非洲板塊的擠壓碰撞地帶，擠壓隆起的北東東走向阿特拉斯山脈占據了其領土的大部分地區。摩洛哥境內的阿特拉斯山脈自地中海沿岸的Rif 山嶺東界起至南部的撒哈拉克拉通，向東北至西南方向分為中阿特拉斯（Middle Atlas）、高阿特拉斯（High Atlas）和安提阿特拉斯（Anti Atlas）（圖3）。其中位于摩洛哥中南部的高阿特拉斯自東向西可進一步分為東高阿特拉斯（Eastern High Atlas）、中央高阿特拉斯（Central High Atlas）、馬拉喀什高阿特拉斯（Marrakesh High Atlas）和西高阿特拉斯（West High Atlas）等四部分。本次地震就發生于馬拉喀什高阿特拉斯山脈內。

圖3 阿特拉斯山脈分布

摩洛哥總體的地震研究以合作為主，包括周邊阿爾及利亞、埃及等北非鄰國，以及西班牙為首的歐洲國家。受2004 年摩洛哥北部地中海港口城市阿爾—霍塞馬（Al Hoceima）發生的6.5級地震影響，其主要的研究熱點集中于北部的Rif山嶺地區，對南部地震的研究開展較少。

地球動力學方面，以解釋北非和歐洲板塊相互作用為重點，歐洲多國研究者均對摩洛哥和西班牙之間的Alboran 海中展現的板塊交匯特征進行了研究，但對處于碰撞后緣的高阿特拉斯山脈，尤其是位于南部的高阿特拉斯地區研究相對較薄弱。

地震區劃研究方面，有本國學者開展的基于摩洛哥的地震危險性研究，更多的是與其他國家學者以整體北非為研究對象的區域性研究，最新的研究成果為意大利GEM 的北非地震危險性區劃成果。

在地震風險研究和地震建筑物易損性研究方面，以區域性或針對特定城市的研究為主，且集中于受阿爾-霍塞馬地震影響的摩洛哥北部城市。

（一）摩洛哥的地震臺網和地震目錄

1996 年，西班牙圣費爾南多皇家海軍研究所和天文臺（the Real Instituto y Observatorio de la Armada in San Fernando,ROA）及馬德里康普頓斯大學（the Universidad Complutense de Madrid,UCM）在 德 國GFZ 的 支 持 下建立了西地中海寬頻帶地震臺網（Western Mediterranean Broad-Band Seismological Network,WM），覆蓋了西班牙南部和與西班牙隔直布羅陀海峽相望的北非地區（圖4）。所有的WM 臺網均裝備Streckeisen STS-2 型傳感器，部分臺站為實時傳輸，部分臺站存在10 分鐘的延時，部分臺站不能實時或準實時地傳輸數據。

圖4 西地中海寬頻帶地震臺網臺站分布圖

2005 年，西班牙、摩洛哥和阿爾及利亞的研究者整理了摩洛哥地區1045 年至2005 年的主要地震目錄。目錄囊括了北緯1°～15°，東經27°～37°范圍內3.0 級以上的地震事件1739 個（圖5）。地震目錄經過了除叢，只保留了主震事件。

圖5 摩洛哥及附近地區1045年至2005年3.0級以上地震分布圖

2012 年，摩洛哥研究者Cherkaoui 和Hassani根據摩洛哥、西班牙、葡萄牙和阿爾及利亞地震臺網的數據編纂了1901 年至2010 年的地震目錄，目錄囊括了北緯0°～20°，東經21°～38°范圍內3.5 級以上的地震事件25000 個（圖6），并利用這些目錄繪制了摩洛哥烈度包絡地圖。

圖6 摩洛哥及附近地區1901年至2010年3.5級以上地震分布圖

（二）地震活動性和地震地質

2004 年，摩洛哥研究者收集了1987 年到1994 年的3740 個地震事件，根據這些地震研究了伊比利亞板塊和非洲板塊的匯聚特征和當地的地震活動性。2011 年，法國和摩洛哥研究者利用1900 年至2007 年的地震記錄分析了中—高阿特拉斯山脈地區的地震活動性和地殼信息，認為高阿特拉斯山脈地區的北北西向的成叢地震可能與Imilchil 斷裂有關，以及Ouarzazate 盆地地區的Amekchoud 斷裂具有6.4 級地震的發震能力。2016 年，阿爾及利亞、西班牙和南非研究者分析了摩洛哥和阿爾及利亞地區的地震活動性，根據地震活動性和板塊特征，將研究區分為摩洛哥、高原區、Atlas 山脈等五個區域分別進行統計分析，并給出了各區的b 值和V4。

此外，在地震地質方面也開展了相應的研究工作。1991 年，德國研究者繪制了摩洛哥阿特拉斯山脈地區的主要斷層地圖（圖7）。

圖7 摩洛哥中阿特拉斯地區主要斷層地圖

（三）地球動力學

1996 年，美國康奈爾大學的研究者和摩洛哥研究者根據數字高程模型、LANDSAT 衛星影像和震源機制數據對摩洛哥北部地區的中阿特拉斯山脈帶在第四紀中晚期的板內地殼動力學機制進行了解釋。研究將中阿特拉斯山脈帶分為了壓縮帶和張拉帶兩個特征區塊，認為中阿特拉斯山脈在不同位置同時存在張拉和壓縮兩種作用，因而呈現出類似左旋北東—南西的斷裂特征。此外，還根據P 波走時和地質年代學數據給出了摩洛哥境內阿特拉斯山脈地區和Rif 山脈地區的上地幔三維速度結構。

1998 年，摩洛哥研究者根據中源深度地震和火山運動分析了摩洛哥境內阿特拉斯山脈的地球動力學機制。

2008 年，摩洛哥研究者給出了1959 年至2007 年摩洛哥和周邊地區100 個地震的166 個震源機制解，大多數的震源機制解來自阿爾—霍塞馬地區的地震。

2015 年，摩洛哥的穆罕默德五世大學、西班牙多所高校研究機構和美國萊斯大學共同發布了700 km 長的地殼速度結構剖面，剖面從直布羅陀海峽自北向南縱穿阿特拉斯山脈到達西非撒哈拉克拉通。

同年，德國、西班牙和英國研究者利用水陸地震臺網數據研究了摩洛哥與西班牙之間的Alboran 海的地震活動和地殼結構（圖8）。在5 個月的臺網運行期間，獲取了當地229個地震事件，地震活動信息顯示Alboran 海地區地震與大尺度的板塊構造相關性較低。同時，根據海洋測深數據、地震反射剖面和古地震信息，原先一些認為活動的大型斷裂實際上是不活動的。

圖8 Alboran海區域布置的水陸臺

2019 年，西班牙、德國、美國、愛爾蘭、法國和英國等多國研究者在《自然通訊》（Nature Communications）發文，應用海洋測深數據和地震反射數據，并結合2016 年6.4級摩洛哥外海阿爾—霍塞馬地震學數據，揭示了非洲北部板緣的Al-Idrissi 斷層系統的三維特征。認為目前阿爾—霍塞馬斷層系統正在不斷發展，并提出了一個年輕板塊邊界斷層系統的形成發展模型。

（四）地震危險性

1996 年，阿爾及利亞研究者與日本研究者合作完成了阿爾及利亞、摩洛哥和突尼斯地震危險性地圖。地圖基本覆蓋了北非西部撒哈拉沙漠以北的地區。地震危險性分析采用從1900 年到1990 年的除叢歸一化目錄；潛源分為線源、面源和俯沖源三類；衰減關系采用Molas 和Yamazaki 衰減和地中海數據擬合的Ambraseys 衰減。成果地圖按100年超越概率10%的概率水平制圖，制圖參數為水平PGA、垂直PGA、烈度、0.1 s/0.3 s/1.0 s 的反應譜、同PGA 下回歸年等參數。

2004 年，摩洛哥研究者利用地震目錄、Landsat7 的地表ETM 模型和海洋反射剖面對摩洛哥北部的Rif 地區進行了地震危險性分析。

2013 年，摩洛哥、埃及、阿爾及利亞、利比亞、葡萄牙和意大利等國的研究者發布了根據NDSHA 方法制作的北非地震危險性地圖，地圖范圍囊括摩洛哥、阿爾及利亞、突尼斯、利比亞和埃及五個國家。

2014 年，摩洛哥研究者應用概率性方法繪制了摩洛哥地震危險性地圖。

2015 年，西班牙、阿爾及利亞和埃及的研究者基于歷史地震數據應用統計學方法對摩洛哥和阿爾及利亞地區的中強地震給出了10 年期的基于概率水平的地震發生率預測結果。

2015 年，阿爾及利亞、西班牙、南非的研究者給出了一版摩洛哥—阿爾及利亞的潛源劃分方案，及基于這套方案的地震活動性參數。

2018 年，西班牙和阿爾及利亞研究者應用地震數據和震源機制解數據對非洲西北進行了潛源劃分和地震活動性的判定，將潛在震源區分為淺源和中深源兩類。

2020 年，意大利GEM 繪制了北非地震危險性地圖，采用了自研的Open-Quake 模型；地震目錄匯編了ISCGEM 目 錄、ISC-REV 目 錄、GCMT 目 錄、IGN 目 錄、EMEC 目錄和GEM 全球歷史地震目錄，并對各目錄進行了歸一化處理；建立了北非地震斷層數據庫；北非潛源采用面源和斷層源兩類處理；地震活動性考慮了震源深度和震源機制；危險性分析應用邏輯樹方法考慮了潛源劃分和衰減關系中的不確定性（圖9,圖10）。

圖9 GEM北非地震危險性中的地震活動性和潛源劃分

圖10 GEM北非地震危險性的經斷層模型修正后的PGA分布（50a10%）

（五）地震風險

2017 年，摩洛哥、阿爾及利亞和西班牙研究者對摩洛哥北部的阿爾—霍塞馬市的地震風險進行了研究，其中地震易損性方法采用Risk-UE 項目中提出的易損性指數評估方法，地震動輸入采用確定性方法和概率性方法兩種輸入，分析結果給出了阿爾—霍塞馬市的建筑物倒塌分布、無家可歸人口分布和經濟損失分布。

2018 年，摩洛哥和阿爾及利亞的研究者對摩洛哥北部的Imzouren 市開展了地震風險分析。風險分析采用震害指數方法，地震危險性數據采用了確定性方法和概率性方法兩種結果，其中確定性方法的地震場景為2004 年摩洛哥阿爾—霍塞馬地震。建筑物數據采用實地調查的3000 棟房屋數據。風險分析結果采用建筑物損壞、人員傷亡和經濟損失三個指標表示。

2019 年，摩洛哥、阿爾及利亞和西班牙的研究者利用摩洛哥北部阿爾—霍塞馬市和Imzouren市的2746 棟鋼混結構的建筑數據分析了其抗震能力和震害特征。研究按層高、細部結構、建筑外形等不同特征對鋼混結構進行了分析。此外，研究者還利用研究結果分析了兩市鋼混結構的抗震能力分布。

2020 年，意大利研究者對摩洛哥北部Maghreb地區的歷史建筑的抗震能力進行了分析。文章作者提出了一種基于易損性指數的新方法。并以Maghreb 地區為例，對該方法進行了應用。

2022 年，摩洛哥、法國和英國的研究者構建并分析了摩洛哥北部Rif 地區的36 個建筑物易損性模型。分析所需的地震危險性輸入考慮了摩洛哥建筑規范（RPS2000）和歐洲規范所設定的兩種地震場景（圖11）。研究表明，Imzouren 市的損失會因其場地土層條件更加嚴重，歐洲建筑規范的地震輸入比摩洛哥建筑規范的更加可靠。

圖11 摩洛哥建筑抗震規范的地震危險性分布

2023 年，摩洛哥研究者評估了摩洛哥北部Tetouan 市的地震風險（圖12）。其中地震易損性方法采用Risk-UE項目中提出的易損性指數評估方法；地震動輸入采用概率性方法；建筑結構根據不同用途和結構類型進行了分類；分析結果給出了Tetouan 市的建筑物震害指數分布。

圖12 Tetouan市的建筑物震害指數分布

2023 年摩洛哥馬拉喀什6.9 級地震災情簡析

（一）馬拉喀什6.9 級地震的相關背景

此次地震是摩洛哥境內儀器記錄到的最大地震，是繼1960 年摩洛哥阿加迪爾（Agadir）地震后損失最大的地震，也是2023 年截至目前全球損失第二大的地震，僅次于今年土耳其兩次7.5 級地震造成的災害。

根據美國USGS 的PAGER 系統估測，這次摩洛哥地震的震中烈度達到了修正墨卡利烈度Ⅸ級（極強烈），Ⅷ度區（嚴重）的人口數為157000 人，包括Azgour 鎮和阿特拉斯山脈周圍村莊的居民。

（二）地震災情與建筑破壞

1.民居的破壞情況

馬拉喀什地震造成至少2960 人喪生，5674 人受傷，其中2500 多名傷者傷勢嚴重。人員死亡主要發生在馬拉喀什以南的偏遠地區。在Al-Haouz 和Taroudant 兩個省份，地震分別造成1684 人和980 人死亡；Ouarzazate 市 有41 人 死 亡；Chichaoua市有202 人死亡，而馬拉喀什市也有18 人死亡。地震還造成了卡薩布蘭卡、阿加迪爾（Agadir）和優素福亞（Youssoufia）等地的人員死亡。這次地震總共造成19095 座房屋倒塌，至少40759 座房屋受損，2930個村莊受災（圖13）。

摩洛哥高阿特拉斯地區的房屋多為民間自建房，房屋建設方式仍沿用一百年前的傳統方式，沒有專業人員的設計和指導。當地人多采用石塊、木材和黏土建房（圖14、圖15）。這類房屋適應當地炎熱的氣候，但其抗震能力極差，而且一旦倒塌其內部很難有人員的生存空間。

圖14 摩洛哥馬拉喀什地震中倒塌的房屋

2.歷史遺跡的破壞情況

馬拉喀什老城于1985 年被列入聯合國世界文化遺產名錄，很多歷史建筑可以追溯到公元11 世紀。本次地震對這些歷史遺跡造成了較大的破壞，包括宮殿、陵寢、清真寺、老城城墻等27 個歷史建筑遭到了嚴重毀壞。1995 年列入聯合國世界遺產名錄的建于1124 年的Tinmel 清真寺在本次地震中大部分垮塌（圖16）。

圖16 聯合國世界文化遺產Tinmel清真寺在地震中損毀

具有900 年歷史的馬拉喀什老城城墻和箭塔為傳統黏土和石磚建造，部分地段在地震中坍塌（圖17）。

圖17 馬拉喀什老城城墻部分地段在地震中損毀

在Ouarzazate 省，地震對世界文化遺產Telouet 的Glaoui 城防工事造成了破壞，部分防御塔倒塌（圖18）。

圖18 地震中世界文化遺產Telouet的Glaoui城防工事遭到破壞

3.民房破壞的主要類型

本次地震中，人員傷亡主要是由于建筑物損毀導致的，尤其是鄉村地區的房屋在地震中損毀嚴重，當地民房的典型破壞形態有以下幾種主要類型。

（1）鄉村土木結構房屋外墻完全或部分垮塌，外墻和屋頂之間缺乏可靠連接，導致房屋落頂（圖19）。另外在夯土房屋中墻體之間的連接失效、房屋夯土墻體中無加固材料導致地震中墻體閃出的現象非常常見。

圖19 地震中一棟低層民房外墻邊角垮塌

（2）磚混房屋存在軟弱層。房屋墻體有過大的開洞，或砌筑質量不良，導致房屋側向剛度不足（圖20）。

圖20 地震中一棟磚混民房因存在軟弱層垮塌

（3）混凝土強度不足。地震中房屋的混凝土壓碎和崩解情況多發，說明混凝土的配合比不良或養護不佳的現象普遍，這降低了房屋的整體性。

（4）建筑傾覆。本次地震中這種現象常常發生在平面不規則，或質量中心和剛度中心不重合的建筑中（圖21）。

圖21 地震中一棟房屋基礎失效，房屋上部結構與基礎脫離發生旋轉并最終傾覆