本刊記者
北京時間5月12日14時28分,四川汶川縣發(fā)生了8級地震。此次地震最大烈度達11度,破壞特別嚴重的地區(qū)超過10萬平方千米,是自唐山地震以來破壞性最強、波及范圍最廣的一次地震。中國是世界上地震災害最嚴重的國家。僅唐山、汶川兩次大震,造成的人員傷亡就高達百萬之眾,經濟、財產損失更無法計量。對于地震災害,我們應有足夠的心理準備和科學認知。近日本刊采訪了中國地震局地質研究所高建國等專家。讓我們聽聽專家們對汶川地震的解讀——
為什么會發(fā)生如此強烈的地震?
中國地質大學徐世球教授認為,中國地震屬于大型板塊斷層活動。印度洋板塊向亞歐板塊俯沖,能量從青藏高原向內陸釋放。中國地層分為青藏高原板塊、華南地區(qū)板塊、華北地區(qū)板塊等6大亞板塊。四川汶川是地震活躍地區(qū),處于全國6大亞板塊斷裂帶上。這次地震聚集了巨大能量,突然間釋放,能量沿著板塊裂縫傳遞,對各板塊進行擠壓,地層破裂尺度較大,導致其他地區(qū)有震感,災情嚴重。地震的強度越大,其所攜帶和釋放的能量也就越大,波及的范圍也會更廣。
此次汶川地震發(fā)生在龍門山斷裂帶,它長約400千米,寬達60千米,規(guī)模巨大,它沿著四川盆地西北緣底部切過,位置十分特殊。這條斷裂帶由3條大斷裂構成,自西向東分別是龍門山后山斷裂、龍門山主中央斷裂、龍門山主邊界斷裂。這里是川西高原和四川盆地的過渡地帶,地殼厚度在此陡然變化。它的東部是人口密集的成都平原陸地板塊,西面則是青藏高原隆起板塊。近百年來,龍門山地震帶都沒有發(fā)生過大的地震,而板塊間的擠壓、俯沖早已積聚了巨大的能量。這都為汶川地震的爆發(fā)創(chuàng)造了條件。
為什么全國許多地方震感強烈?
地震發(fā)生時北至北京、南至廣州、東至上海、西至曼谷,從震中到四面八方2000余千米范圍內均可感受到地震波的沖擊。
徐世球教授認為,首先,汶川地震屬于淺源地震。90%以上的地震屬于淺源地震,即震源離地表深度不超過70千米。這種淺源地震的破壞力最大。此次汶川地震屬于淺源地震,震源大,震級淺,所以全國多個地方均有震感。其次,全國許多地方震感強烈,還有一個重要原因就是地震發(fā)生地汶川——茂汶大斷裂帶以東的四川地塊相對堅硬,地震波傳播的能力比較強。
為什么汶川地震破壞性強于唐山地震?
中國地質科學院地質力學所基礎地質研究室專家馮梅認為:
首先,從震級上可以看出,汶川地震強。震級是地震釋放能量的大小。震級小于3級的地震為弱震;震級大于或等于3級,小于或等于5級的地震為有感地震;震級大于5級小于6級的地震為中強震;等于或大于6級的地震為強震,其中震級大于或等于8級的地震為巨大地震。唐山地震是7.8級,汶川地震是8級。汶川地震的震級比唐山地震的震級稍微高一點,釋放的能量約是唐山地震的2倍,地震波及能量越大,地震傳得更遠,在更遠的距離內造成破壞。其次,從地緣機制斷層錯動上看,唐山地震是拉張性的,是上盤往下掉。汶川地震是上盤往上升,要比唐山地震影響大。第三,唐山地震的斷層錯動時間是12.9秒,汶川地震是22.2秒,錯動時間越長,人們感受到強震的時間越長,也就是說汶川地震建筑物的擺幅持續(xù)時間比唐山地震要強。第四,汶川地震波及的面積、造成的受災面積比唐山地震大。第五,汶川地震誘發(fā)的地質災害、次生災害比唐山地震大得多。因為唐山地震主要發(fā)生在平原地區(qū),它誘發(fā)的地震災害就是地裂縫及沙土液化。汶川地震主要發(fā)生在山區(qū),次生災害、地質災害的種類都不太一樣,汶川地震引發(fā)的破壞性比較大的崩塌、滾石加上滑坡,形成不穩(wěn)定的堰塞湖等。這些次生災害治理起來時間比較長,所以在汶川地區(qū)恢復生產、重建家園需要的時間要比唐山長的多。
為什么這次地震沒有準確預報出來?
中國地震局地質研究所高建國認為:我們對地震孕育發(fā)生的原理、規(guī)律有所認識,但還沒有完全認識;我們能夠對某些類型的地震做出一定程度的預報,但還不能預報所有的地震;我們做出的較大時間尺度的中長期預報已有一定的可信度,但短臨預報的成功率還相對較低。從世界范圍說,地震預報仍處于探索階段,尚未完全掌握地震孕育發(fā)展的規(guī)律,我們的預報主要是根據(jù)多年積累的觀測資料和震例,進行經驗性預報。因此,不可避免地帶有很大的局限性。
徐世球認為,準確預測短期內的地震信息,目前在全世界都還是沒有完全攻克的難題。在地質力學里,有一個名詞叫地應力,是存在于地殼中的天然應力。地應力活動會產生或影響地質構造,劇烈的地應力活動會引起地震。目前,人類對于地應力已經有了突破性的研究,已經可以預測地應力的發(fā)展趨勢。特別是對地質結構斷裂層比較多的地震多發(fā)地帶,往往是要密切關注其地應力的變化,但這種預測往往是中長期的預測,很難做到短期內的準確預判。比如說,假設某地地表斷裂處的巖石能承受的地應力是100個單位,而目前監(jiān)測到的地應力已經達到80,且一直呈上升趨勢,那么,在這種情況下,科研人員就有可能根據(jù)地殼運動的原理對該處可能會發(fā)生的地震信息做出中長期預判,因為該處的地應力只要接近或超過100,就可能地震。但這種預判,最難的一點是不清楚該處的地應力何時會漲到100。而且往往是地應力還沒有達到100時,地震就發(fā)生了。就好比用兩只手拉扯一根頭發(fā)絲,明知道用力拉頭發(fā)絲會斷,但誰也說不清楚會在何時斷。
為何汶川-茂縣-北川烈度最強,損失慘重?
此次地震中心點位于汶川縣境內,然而距汶川80千米的北川受災程度遠遠超過汶川,從目前各地的傷亡數(shù)字看,距離震中約92千米的成都傷亡小于距震中約140多千米的綿陽,為何距離震中越遠遭受的損失卻大,這到底是什么原因造成的呢?
高建國認為,用來衡量地震強度大小的尺子有兩把,一把叫地震震級;另一把叫地震烈度。地震震級是衡量地震大小的一種量度,它是根據(jù)地震時釋放能量的多少來劃分的。震級越高,釋放的能量也越多。僅相差一級的地震,其能量的差別可以達到30多倍。也就是說,一個8級地震相當于發(fā)生了30多個7級地震,約1000個6級地震。一個6級地震釋放的地震波能量相當于第二次世界大戰(zhàn)美國在日本廣島投下的原子彈的能量。地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破壞的程度。地震烈度的大小,受地震大小、震源深淺、離震中遠近、當?shù)毓こ痰刭|條件等因素的影響。對同一個地震,不同的地區(qū),烈度大小是不一樣的。距離震源近,破壞就大,烈度就高;距離震源遠,破壞就
小,烈度就低。因此,一次地震,震級只有一個,但烈度卻是根據(jù)各地遭受破壞的程度和人為感覺的不同而不同。這次汶川地震汶川裂度是11度,成都是7度,北京是3度。
地震對于地面的損害,主要由烈度決定。觀測汶川地震等烈度線時,我們可以發(fā)現(xiàn),等烈度線大體上呈現(xiàn)為沿45度角向東北方向的分布。這一方面是由于青藏高原隆起板塊向東移動。與成都平原陸地板塊產生了相對位移的應力,而龍門山斷裂帶正好呈西南一東北走向;另一方面也說明,相對于陸地板塊來說,龍門山斷裂帶是非常脆弱的。因此,地震的能量從震中汶川爆發(fā)出來,沿著脆弱的龍門山斷裂帶向東北方向延伸,給這一帶地區(qū)帶來極大的震撼。有數(shù)據(jù)顯示,汶川地震發(fā)生時,龍門山斷裂帶以每秒3千米的速度向東北方開裂,從汶川到廣元用了整整100秒時間。這猶如墻上的裂縫。如果有擠壓或撕扯,通??偸茄刂延械牧芽p延伸傳遞能量。而北川、什邡、德陽等重災區(qū)恰恰位于龍門斷裂帶東北方,所以遭受重創(chuàng)也就在所難免了。四川汶川大地震整個地下斷層長度300多千米,斷層為單側破裂,并從起始點的震中汶川開始向東北方向延伸,這也就是為什么汶川、北川兩地破壞嚴重。北川正處在斷裂帶上,因此它的受災程度超過汶川。
為什么汶川地震后要發(fā)生幾千次余震?
高建國認為:汶川地震是逆沖、右旋、擠壓型斷層地震。地震構造是龍門山構造帶中央斷裂帶,在擠壓應力作用下,由南西向北東逆沖運動;這次地震屬于單向破裂地震,由南西向北東遷移,致使余震向北東方向擴張;擠壓型逆沖斷層地震在主震之后,應力傳播和釋放過程比較緩慢,可能導致余震強度較大,持續(xù)時間較長。地震發(fā)生后的幾天到1個月內,是余震頻發(fā)的時候。地震發(fā)生以后,好多建筑受損倒塌,還有一部分建筑還沒有完全倒塌但已經受損了,這些建筑再遭受后面比較強余震的時候,還會繼續(xù)發(fā)生破壞,包括救援人員和被壓人員,在余震中必須有一定的防護措施才行,如果沒有防護措施,有可能災情進一步擴大。
剛硬的巖石為什么會破裂?
不管地震發(fā)生的根本原因是什么,不管哪一種或哪幾種物理現(xiàn)象對某一次地震的發(fā)生起了主導作用,總是那里的巖石發(fā)生了破裂,特別是要把能量轉化為機械能才能促使巖石破裂,產生震動。絕大多數(shù)地震發(fā)生在地球最剛硬的部分——地殼和地幔上部邊緣的巖石層里面。那里的巖石在力的作用下發(fā)生破裂,這個破裂處就成為震源,震動從這里開始。
首先,正因為它是剛硬的,所以才會破裂。如果它像生面團那樣有很好的塑性,就不容易破裂了。如果是液體,更無所謂破裂。絕大多數(shù)地震都發(fā)生在地下70千米以內,特別集中在地下5-20千米上下,這不是偶然的。因為在地下較深的地方,溫度高,壓力大,在長期緩慢的力的作用下,雖是堅硬的巖石也具有一定的塑性,就不那么容易破裂了。
巖石具有受力后發(fā)生破裂的性質,這是它會破裂的根據(jù),但還得有力作用于它的身上才能使它破裂。在地下,存在著各種形式的力的作用,而且這些力會在地下某些處所積累加強,當增大到使那里的巖石承受不了時,破裂就發(fā)生了。在這個變動中起主要作用的是地殼運動。
在地殼運動的過程中,地殼的不同部位受到了擠壓、拉伸、旋扭等力的作用,那些構造比較脆弱的處所就容易破裂,引起斷裂變動。這種變動成為地震的主要原因。全世界90%以上的地震,都是由于地殼的斷裂變動造成的,這類地震稱為構造地震?,F(xiàn)在我們要預報、預防的,主要就是這種構造地震。此外,火山爆發(fā)、洞穴坍塌等也可造成地震,但數(shù)量都很少,規(guī)模也很小。因此地震也可以說是現(xiàn)今地殼運動的一種表現(xiàn)。
責任編輯蒲暉