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四川汶川大地震:禍起龍門山斷裂帶

這是一條特別要命的裂縫

2008-06-02 01:39 作者:李曉明 桌面版 简体 0
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這是一條特別要命的裂縫。

汶川這種7.8級地震波及10多個省市

在短短數分鐘內,地震波迅速擴散開來,寧夏、青海、甘肅、河南、山西、陝西、山東、雲南、湖南、湖北、重慶、北京、上海等國內多個省市的人們震感明顯,這股強大的能量甚至波及泰國、越南。

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  它綿延長約500公里,寬達70公里,規模巨大,沿著四川盆地西北緣底部切過,位置十分特殊,地殼厚度在此陡然變化,在其以西為60∼70km,以東則在50km以下。它的東部僅100公里外就是人口密集、工業發達的成都平原地區和大城市群。

  歷史上,它並不安分,有過多期活動。1657年4月21日,爆發有記錄以來最大的6.2級地震。據地震學者考證,此後300多年間,這條斷裂帶再未發生過超過6級的強震。

  2008年5月12日14時28分,它突然發作,大地撼動,震級7.8級。

  它就是龍門山斷裂帶。

  汶川本是地震多髮帶

  地震預報是世界性難題。現代地震科學運行上百年了,科學家們依然無法摸清地震發生的特性。

  或許,這就是地震的特性,尚無人類的認識可以規範和認識它。發生地震的斷層會以要命的方式積聚能量,突然爆發。它總是很有耐性地等待,等待......突然間,地動山搖。

  汶川地震即是如此。

  在短短數分鐘內,地震波迅速擴散開來,寧夏、青海、甘肅、河南、山西、陝西、山東、雲南、湖南、湖北、重慶、北京、上海等國內多個省市的人們震感明顯,這股強大的能量甚至波及泰國、越南。

  震級大、能量強、波及範圍廣,一度被概括為汶川地震的主要特點。

  中國地震局研究員張國民表示,地震震級越大,釋放能量越多,波及範圍就越廣,汶川這種7.8級地震波及10多個省市,符合強震影響的範圍。

  另一種說法認為,強震能量波及之處,也可能在異地引發地震。中國科學院院士、國家減災委員會專家委員會主任馬宗晉在接受央視採訪時表示,此次汶川地震波及範圍廣,目前尚不好判定是一個地震造成的結果,不過通過地震記錄的方式,科學家可以查明地震波是遠處傳來的還是近處發生的。

  何以這條沉睡數百年的斷裂帶會突然爆發出如此巨大的能量?

  馬宗晉認為,汶川所在的川西地區本身就是地震多發的地帶,整個西部地區是南北向山脈的集中區,能夠劃分出7個地震活躍帶,以往這裡常見7級以上地震,甚至8級以上強震也發生過,一直是科學家們最為關注的地帶,也是中國地震局重點觀測的地區。

  但是,地震絕不會按照人類的標準作息,汶川地震讓所有人猝不及防。

  馬宗晉同時提醒說,自2001年發生崑崙山大地震以來,我國西部地區已經連續發生兩次8級左右的強震,這意味著西部地震帶有活躍的跡象。

  龍門山斷裂帶的疑問

  查詢學術期刊網,有關龍門山斷裂帶的研究論文多達數百篇。

  在專業研究者那裡,龍門山斷裂帶是由3條大斷裂構成,自西向東分別是龍門山後山斷裂,龍門山主中央斷裂,龍門山主邊界斷裂。後山斷裂為一逆衝斷裂,此次地震受災的汶川、茂汶即分布在其上,同時它還是1657年大震發生的區域。此次受災的北川落在主中央斷裂上,它屬於逆-走滑斷裂。同樣受災的都江堰市落在主邊界斷裂上,屬於逆衝斷裂。

  但這只是一般的認識,並不是所有的研究者都能認同。學術論文中,對龍門山斷裂帶的認識及分類多出歧見。

  即使同在地質力學研究所裡,接受《科學時報》記者採訪的幾位研究員中,對於龍門山斷裂帶的延伸走向也難以統一認識。

  因此,儘管它的歷史足夠悠久,吸引了足夠多的專家學者為其耗費精力與智力,但它對於人們而言依然是一個謎。不過這也不足稱怪:它穿過千差萬別的地形,切割出一條謎一般的路徑,更多的時候,它潛伏於地表下,甚至還分出若干條小的支脈。研究人員通常無法透視地下的情況,往往難以斷定哪一個才是真正的主脈。

  人們如此關注龍門山斷裂帶,是因為地震往往由斷層斷裂引發。通常當人們被問及地震發生原因時,往往給出這樣的答案。

  關鍵詞就是斷層。一般地,從事地震研究的科學家認為,當斷層突然斷裂時,地殼中與這條斷層鄰近的兩個斷塊會突然發生水平方向或者垂直方向的錯動,從地層深處發生斷裂的那個點上會有巨大的能量釋放出來,這種能量以地震波的形式輻射開來。一種叫做P波的地震波在傳播過程中會拉伸或者壓縮岩石,另一種S波則使岩石發生橫向擺動。地質學家通過分布在世界各地的地震監測站對這兩種地震波進行記錄,就能夠確定震源的位置以及處於震源正上方的地面位置,即震中。地震發生時,P波和S波在地球表面上形成表面波,引起地面的上下震顫和左右擺動,通常沿著發生斷裂的斷層傳播時能量是最強烈的。

  但是,還是會有很多個問號:斷層是怎樣斷裂並引發地震的?又是什麼讓地震停下來?斷層在發生災難性的斷裂前是否存在人類可以認識的模式或者規律......

  馬宗晉院士認為,目前世界上的地震預測還說不出理論上預測的結論,根本原因在於各個地區地下的地質情況千變萬化。
  地質力學研究所的專家也認為,上天容易下地難,與對天空的認知相比,人類有關腳下地球的知識依然有限,而且個體知識儲備的差異也使得對於同一個研究對象的理解不盡相同。值得慶幸的是,科技的進步已經在逐步縮小這種理解上的差異,不過根本的困難在於,由於地質情況跨越的時空尺度往往超越人類的極限,相關的研究在實驗室條件下不易獲得可靠的結果。

  籠罩在龍門山斷裂帶上的疑問,也是關於地震發生根本原理的疑問,注定需要人們積累足夠的認識,依賴更為先進的探測手段,獲取充分的約束性研究條件,才能最終得到解答。

  酒泉驚現地應力震前異常

  距離汶川840多公里外的甘肅山丹酒泉某處,幾乎在地震發生的同時,地質力學研究所在此設立的地應力監測站捕獲到了地應力變化異常。

  5月12日下午3時許,北京地質力學研究所辦公樓。長期從事地應力監測研究的彭華研究員在獲悉四川發生地震時,立刻衝向樓下的地應力監測實驗室。

  打開伺服器,彭華屏住了呼吸。

  幾乎在當天下午地震發生的同時,電腦屏幕上的地應力監測曲線發生突跳,連續多日保持在164萬個應變單位附近的固體潮曲線突然在地震發生時在1分零8秒大幅探底至50萬個應變單位,又在12秒內瞬間又升至167萬個應變單位,曲線圖上這一突跳顯得截然與劇烈。此後經過四五個小時,曲線才趨於恢復正常。

  而且此前一天也出現多次應變突跳,不過沒有12日當天的變化幅度那麼明顯。

  此後,彭華與實驗室成員再也沒有離開過實驗室,遠在千里之外的酒泉監測站每隔3秒鐘能夠自動獲取一組地應力監測等數據,並實時傳回到北京實驗室的伺服器上。

  根據彭華的觀察,5月13日凌晨至上午10時,仍然能夠觀察到多次餘震引起的體應變突變現象。

  在接受《科學時報》記者採訪時,彭華表示,雖然前一天到地震前數小時觀察到這一地應力變化異常,但仍不足以判定其說明此次汶川地震的能力。畢竟這是在距離汶川800多公里以外的酒泉,而且是僅此一個監測站點獲得的數據。
  對獲得的這一監測成果,中國工程院院士、地球物理學家趙文津也表示進一步作出結論還需要謹慎。

  此前在2001年11月14日,崑崙山發生了中國大陸上最強的8.1級地震。負責青藏鐵路沿線地應力監測的中國地質科學院地質力學所研究員廖椿庭,獲得了人類有地震記錄以來第一組震前震後的地應力數據。

  當年9月,廖椿庭在崑崙山活動斷裂帶中段西大灘附近進行兩個測點的地應力監測,發現兩個測點的地應力值都比較高,遂判斷斷裂帶現今活動性增強,有可能給正在施工建設的青藏鐵路帶來影響,並提請鐵路設計單位特別注意。兩個月後的11月14日,崑崙山口西發生了8.1級強烈地震。

  2002年,當廖椿庭再次對同一地點的地應力進行測量,發現震後地應力值只有震前的1/3,同時方向也發生了偏離。根據這次監測獲得的數據,廖椿庭在國際一流學術期刊《地球物理通訊》上發表了《崑崙山斷裂裡氏8.1級地震前後地應力的變化》,通過理論分析和模擬實驗表明,地震過程與應力變化存在動力學成因聯繫。這項觀測成果對解釋崑崙山大地震機理具有重要意義,引起了國際同行專家的高度關注。

  趙文津表示,崑崙山地震前後地應力變化的監測和研究成果在原地獲得,更具有參考價值。但他同時認為,這兩次地應力監測研究的成果表明,加強地應力監測對於發現地震前兆、預測預報地震具有重要科學意義。

  不過想要做到這一點,不能依賴一個或幾個監測站點,而是在區域上形成地應力監測網路,如此,才能形成對斷裂帶地應力變化的有效監測。

  彭華告訴《科學時報》記者,地應力測量研究是上世紀60年代著名地質學家李四光倡導併發起的,通過這種手段堅持對斷裂帶進行長期科學監測,瞭解其活動週期和運動規律,記錄和研究地震前後地應力變化過程,可以幫助人類更好地瞭解地震的孕育與發生過程,解釋地震發生的前兆特徵信息,探索地震預報的方法。

  儘管對全世界的地震學者而言,地震是自然規律使然,地震預測至今仍然是神話,但是人類探索自然之精神永恆,我們應該告訴自己,並且盡量讓自己相信,我們肯定能夠想出辦法,為難以捉摸的地球活動建立規則,最終攻克地震預報這一亙古科學難題。



(文章僅代表作者個人立場和觀點)


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