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今日话题:大地震为什么又发生在四川  

2013-04-20 15:55:45|  分类: 科普,奇闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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zlxrh《今日话题:大地震为什么又发生在四川》

 

今日话题

 

图注:四川雅安芦山县发生7.0级地震,灾情严重

导语

今天8时02分,在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震,震源深度13千米。截至下午一点,遇难人数已达76人,重伤135人。在巨大的天灾背后,很多人疑问为什么这一次依然是四川受难?之前有一种说法是"汶川地震已经把几千年积累的应力释放完了",那么雅安这次的大地震为何还会发生?

一、四川为何地震多发?

找一张中国地图,大致看看四川省的结构。西部多山区,中间是盆地——这可能是我们对这个天府之国最为直观的印象了。再把视角切回到四川历来大大小小的地震上,如果将震中所在的位置投影在地图中,大致能发现——这些地震发生的地点,大致都排在西部的山区里,而且似乎平行于山区-盆地的交界线而呈线性分布。至于盆地中央,虽然会遭到地震的影响,但很少是直接的震中区域。

今日话题:大地震为什么又发生在四川

 

图注:四川地形图

经过这样一个简单的投图步骤,可得出第一步推论:四川的地震,与它西部那排最靠盆地的“山”有着相关性。这个来自经验的推论虽然简单,但实际上,已经抓到问题的实质了。因为这条俗称做“山”的地形,正是著名的龙门山大断裂——用更能表述它真实身份的话来说,它是一条贯穿岩石圈的巨型地壳断裂系统,南北延伸越500公里,宽达70公里。本来,以岩石组成的坚硬地壳几乎坚不可摧,它之所以能发生如此大的断裂、扭曲,一定是有什么强大的力量撕裂了它。于是,科学家们研究龙门山断裂带中岩石的应力场发现,这股强大的应力的确客观存在,而它,则来自山西南方向的更高一阶的地域,那个巨大伟岸的身躯——青藏高原。

应力场分析表明挤压应力来自青藏高原,那么,为什么青藏高原要提供这么大的应力场,持续不断地压迫它东部边缘的四川盆地,以至于在前锋形成这么大的断裂系统呢?原来,青藏高原也不是根本原因,它依然是一个结果,是印度板块向欧亚板块正面碰撞的结果。大陆与大陆之间的相撞不比大陆与大洋之间的接触,至于后者,一个轻一个沉,大洋插到大陆下,形成海沟和火山弧(如日本岛)。而大陆是一直漂在洋壳之上的,数亿年从不消失,密度基本相同,谁也不让谁。这种大陆板块之间的正面相撞,消减不掉两者的物质,于是,这些物质就只有堆在地表,堆出一个巨大的土堆,放在我们人类的视野下,便是巨大空前的高地势——喜马拉雅山系与青藏高原了。

龙门山断裂带中多发的地震,就是来自青藏高原方向的应力场持续对地壳提供挤压应力,当地壳中的岩石实在不堪应力的重压而破碎、断裂时,巨大的能量释放,以机械波的形式传遍四周,便构成了惨烈的地震。龙门山是山区与盆地两个地质体的接触带,由于对刚性客体来说,默认其力作用在两者交界的边缘,因此,山与盆接触的前锋带,便成为了应力场释放其机械力的集中区域,在这个区域内,地震便多发了起来。

二、汶川地震后,"四川数千年无大震"是谬误

2008年5月12日汶川8.0级大地震发生在龙门山断裂带的中北段、今天雅安市芦山县发生的7.0级强震发生在龙门山断裂带的南段5.12大地震的动力来源就是青藏高原和扬子地块之间相对运动在龙门山断裂带上产生的长期能量积累和突然释放。所以自然就有了"汶川地震已经把几千年积累的应力释放完了,四川要发生大地震的可能性又在几千年之后"这样的说法。

这种说法是不科学的。汶川地震把震源点上应力(单位面积上所承受的附加内力)和流体压力释放差不多了,在这个点上2000至3000年不会有大震了,这并不等于说整个四川三千年就不震了。相反,龙门山断裂带南段(映秀-宝兴-泸定)、石棉附近的鲜水河断裂带以及四川盆地内部的龙泉山断裂带和华蓥山断裂带南部因汶川大地震发生,应力反而增加。《自然》杂志也认为,汶川地震后,门山断裂带的南端压力增加,而雅安震中就位于龙门山断裂带南段。

今日话题:大地震为什么又发生在四川

 

图注:雅安芦山县位于龙门山断裂带南端

即使在龙门山断裂带的中段和北段,应力释放也主要集中在映秀-北川-青川断层(275 千米长)和灌县-安县断层(100 千米长)上。附近地区其他断裂如岷江断裂、虎牙断裂、平武-青川断裂、江油-广元断裂基本上都没有参与5.12地震系列的活动。那些有很强的发震能力但已有很长一段时间没有发生地震(缺震)的断裂带是地震空区,说明那里能量已经积累起来,更有可能发生强震。

根据地震学家嵇少丞的通俗说法,一根三股拧在一起的绳子,突然断了其中一股,还要拉与原来一样大小的力,未断的那两股上于是就多了一份附加的载荷,这一份附加力很可能就成为"压死骆驼的最后一根稻草"。换句话说,本来还需积聚若干年才能达到发震(岩石发生脆性破裂或摩擦滑动)的临界剪切应力,由于5.12汶川大地震及其后的众多余震多了一份附加力而提前达到了。所以,潜在孕震区就是附加力较高的区域,即今后几年重点的防范区域,而绝非什么"安全地带"。

三、这次的地震是汶川的余震吗?

雅安芦山距离汶川直线距离不过100公里左右,许多网友可能会问,这次雅安地震会否是汶川大地震的余震?

所谓余震,是指跟随在主震后发生的一连串地震。主震发生后,断层上的应力分布会产生改变,在应力再调整的过程中就造成一系列的余震。余震与主震通常发生在同一个破裂带上,比主震的规模小。 余震并非像人们所认为的只能在地震后短时间内发生的才算,现有的绝大多数研究都认为余震才是地震的常态。据《自然》杂志2009年11月5日发表的文章表明,许多最近发生的地震都有可能是几百年前大地震的余震。

2008年汶川大地震,沿龙门山断裂带产生了规模宏大的地表破裂带,但其方向是从汶川向东北方向展开,主要沿龙门山断裂带中央断裂的中-北段以及前山断裂的中段展布。芦山位于龙门山断裂带南端,并不位于汶川地震破裂带上,因此有专家认为芦山地震并不是汶川地震余震,而是龙门山断裂带上一次新的主震。

然而,有时主震造成的应力变化会不局限于主震所造成的破裂面上,这个现象称之为库仑应力转移。汶川地震后,如前所述,不少专家就认为地震使得库仑应力向龙门山断裂带南部转移了。中国地震台网中心研究员孙士鋐就认为,本次地震与汶川地震有一定的关联。到底雅安地震能否算作汶川地震余震,可能需要进一步地研究。

北武当天桂山

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