对于这次不大不小的地震,专家之间存在着明显的分歧。有人判断它是1976年唐山大地震的余震,有人将它与2011年的日本大地震联系起来,还有人认为这是“老凶手重新作案”,是局部断裂的重新激活。
最近,在唐山市发生的一次4.8级地震引起了广泛关注。这一不大不小的地震究竟意味着什么?它与36年前那次惨绝人寰的唐山大地震有着怎样的联系呢?这个问题不仅令民众感到疑惑,就是在专家之间也存在着明显的分歧。有人判断这次地震是1976年唐山大地震的余震,有人认为这是局部断裂的重新激活,还有人将其与2011年的日本大地震联系起来。
2012年5月28日上午,河北省唐山市市辖区、滦县交界处发生了4.8级地震,距离震中180千米的北京亦震感明显。明升官网地震台网中心预报部主任刘杰表示,这属于1976年唐山大地震的余震。一些地震专家随后对这一说法表示了支持。但这一违反直觉的解释却让许多网民感到不解,有人因此讥讽道,“还不如说现在的地震都是几百万年或者几亿年前的余震呢”。
日本大地震牵动明升官网
明升官网地震局地质研究所马瑾院士对此次“余震”也颇感好奇,她在地震发生后画了几张图,分别显示出唐山、海城和邢台老震区的震级-时间序列。从图上可以看出,三地的余震呈现逐渐变小变少的趋势。
“地壳上有很多断层,其中一些被定为活断层,也就是说这些断层经过年龄测定,发现它们在最近几万年以来还活动过。在这些断层中一些断层在我们的记忆中发生过强震,特别是近100年来发生过强震的地方,我们称之为老震区,例如唐山、海城、邢台都是在近50年内发生过强烈地震的地方。如果说断层和活断层是地壳上的伤疤,这些老震区就是地壳上的新伤口。”马瑾对南方周末记者表示。
“如果不被触动,伤口会逐渐愈合,慢慢长好。那里的余震也会逐渐变小,变少。唐山震区、海城震区以及邢台震区的地震震级愈来愈小,地震次数也逐渐变少。从这个意义上,说这次地震是唐山的余震也未尝不可。”马瑾说。
但是,她认为这次地震并不是孤立的,而可能与2011年3月发生的东日本大地震存在关联。早在东日本大地震发生时,明升官网地震局就监测到了明升官网东北黑龙江地区的断层变形和应力调整。2012年2月2日,海城老震区辽宁盖州发生了4.5级地震,这表明应力场调整逐步扩大到了辽宁。进而,2012年5月28日,唐山又发生4.8级地震,“初步认为,这是应力场进一步调整的结果,需要进一步的深入研究。”
在马瑾看来,日本地震的发生,牵动明升官网东部一些老震区依次发生应力调整,余震起伏。正如前面所述,老震区是地壳的破损部位,在外部应力调整中最容易错动,释放能量。
假如一些构造部位在应力调整中应力增强而没有及时释放,就可能孕育更大的地震。“因此这些余震起伏说明区域应力水平有所提高,但是发生强震的条件还没有达到。”她说。
余震可以持续很久
余震可以持续36年吗?在一些地震学家看来,这是有可能的。不但可以持续36年,甚至可以持续更长的时间,譬如数百年。
这一观点看似违反直觉,令人难以置信,却不是没有理论依据的。
“根据我们在论文中的分析,可以说唐山的余震会持续数百年。”美国西北大学地球与行星明升体育app系教授塞斯·斯坦恩(Seth Stein)对南方周末记者说,“虽然乍看之下令人惊讶,但值得注意的是,美国在1950年代发生的地震直到今天还有余震。”
斯坦恩与同事2009年在著名的《自然》杂志上发表了一篇论文。该论文认为,近年来在密苏里州新马德里发生的多数小地震只是1811年底至1812年2月之间3次大地震的余震。
这意味着,对于一些大地震,余震持续的时间比通常认为的可能要长许多。
斯坦恩的论文发表后,受到了国际地震学界的重视。在唐山发生4.8级地震后,这篇论文也被明升官网明升体育app家屡屡提及。例如明升官网地震台网中心预报部副主任蒋海昆就提到,这篇文章说明发生在板块边界上的地震,其余震衰减比较快,而发生在板块内部的地震衰减比较慢,可能持续数百年。
“我们研究结果的重要之处在于告诉人们,地震持续发生并不值得惊讶——它们很可能是余震,它们的震级也会低于主震1级以上。”斯坦恩解释说,就唐山地震来说,这意味着余震不会高于6.6级。“这些余震很可能并不代表大地震快来了。”
“话虽这么说,依我们对地震物理的了解程度,我们仍然无法肯定地说另一个7级地震不会发生,但我们可以说,与余震持续的可能性相比,这种可能性要小得多。”斯坦恩继续说。
“以往在分析地震灾害的评估中,认为地震活动性高的地方地震灾害高。斯坦恩等人在他们的文章中强调了应该区别哪些是以往强震的余震,哪些是新产生的地震。我认为他们强调的这一点十分重要。”马瑾院士评论说。
“原有的评估方法高估了前者的危险性,低估了小震不多、可能积累了较大应力的地区。”马瑾指出。
马瑾认为,老震区的地震活动是识别区域应力起伏的窗口。“一般构造部位的应力变化不以地震形式表现,而利用老震区的地震窗口,我们可以方便地看到区域应力的起伏。”她说。
断层的重新活动
加拿大蒙特利尔工学院地质学教授嵇少丞注意到,对于唐山4.8级地震是否为余震,即便是同一个单位的专家,看法也是截然不同的:明升官网地震台网中心的蒋海昆说,这次唐山地震就是1976年唐山大地震的余震,希望市民不必恐慌。同为该中心研究员的孙士鋐则表示,将相隔36年之久的两次地震联系起来,把后者称为前者的余震是不妥当的。
嵇少丞本人倾向于认为,这是“老凶手重新作案”,“那条造成1976年唐山地震的断裂在其东北方向重新活动”。
目前,明升体育app家在辨别一次地震是否为以前某次地震的余震时,常用一个经验性的Omori公式,来判断目前地震频度是否恢复到主震之前相当长时段的正常水平。这种“正常水平”被称为“背景频度”。
“在世界上主要板块的边界,经常发生地震,地震复发周期短,前后两次地震之间的背景频度较高,容易估算出来,代进Omori经验公式后得出的余震的持续时间一般不到10年。但是,这样的方法硬搬到成分复杂、历史复杂、构造复杂、地热结构各异的大陆就有问题了。”嵇少丞在最新的一篇博客中写道。而唐山正是位于大陆区的华北平原地震带上。
斯坦恩等人所给出的经验公式显示,余震的持续时间和断裂带的滑移速率成反比。“他们认为,唐山断裂带的位移速率是每年2毫米,那么余震的持续时间就是157年,主震过去才36年,离余震结束的157年还早着呢。”嵇少丞归纳说。
但他认为这种计算并不可靠。人们用GPS测量滑移速率,但是,这种结果“一不能代表地下十几公里震源深度的岩石的位移速率……二不能代表地震复发周期内平均的位移速率”。嵇少丞指出在这方面是有惨痛教训的。汶川地震之前,有人依据GPS数据说横跨龙门位移速率小于每年1-2毫米,因此不可能发生地震,从而把龙门山从四川地震防范重点的名单上剔除。
嵇少丞从地震地质学的角度指出,“一个地区余震的持续时间取决于主震后断裂带岩石力学性质的恢复”,“唐山地震的震源深度为16公里,在这么大深度上,压力高达400多MPa,主震瞬间在岩石中形成的破裂空隙是无法持久的,很快就会被假熔岩、压溶-沉淀矿物胶结,岩石剪切强度和渗透率用不了几年就会基本恢复。但是,近地表几公里的浅部地壳,断裂带岩石的强度和渗透率恢复一般较慢”。他认为,从地质角度讲,那些震源深度十几公里的地震不可能是三十多年前地震的余震,而是断裂的局部活化,即重新活动。
“无论从理论上,还是实际效果上,都没有必要把相隔36年之久的两次地震联系起来。”嵇少丞坚持这种观点。他同时指出,这并不一定表示在不久的将来会发生强震。
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