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2008年汶川8级地震成因的地震地热说解释

已有 984 次阅读 2019-6-15 22:42 |个人分类:地震地热说|系统分类:科研笔记| 地震地热说, 缅甸地震柱, 汶川地震, 地震子柱, 震源深度

 

2008年汶川8级地震成因的地震地热说解释

 

 

 

摘要:本文讨论2008年汶川8级地震与缅甸地震柱的关系,无果而终。可供有心人参考。

 

1 引言

壳内强震指发生在壳内的6.57级以上地震,其成因的解释五花八门,希望本文的解释,也能成为其中的一花或者一门。作者提出的地震地热说原理[1-4],解释过一些壳内强震的成因[5-13],也做过一些地震预测的试验与设想[14-16],似乎可以为人类的地震预测事业展现丝丝曙光。

2008512日中国四川省的汶川8.0级强震,发生在全球所划分的第17号缅甸地震柱内(图1)。本文将阐释强震与该地震柱的关系。

 

图1 汶川地震与缅甸地震柱的位置图

 

2 资料整理

地震地热说的研究原理与方法,完全依赖于有高精度震源深度资料的地震目录。为此,本文从公网上获取并整理了4套地震目录。

 

2.1 地震目录的获取和整理

2.1.1 CEDC统一地震目录

该目录来自中国国家地震科学数据共享中心(China Earthquake Data Center),网址http://data.earthquake.cn/data/datashare_tyml_query.jsp,时段1965-2019.5,包含-0.1级以上共860,581个中国及周边地震。

   

2.1.2 ANSS复合地震目录

该目录来自北加利福利亚地震数据中心(Northern California Earthquake Data Center),时段1963-2019.5,复合地震目录(comcat)。其中1963-2003年时段取自https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/2004-2019时段取自https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/#site-sectionnav共计包括全球4级以上地震456,888个。

 

2.1.3 EMSC地震目录

该目录来自欧洲-地中海地震中心(The European-Mediterranean Seismological Centre ),时段2004.10-2019.5,主要包含经度-40°至110°E地区,其中0-39°E地区震级1级以上,其它地区2-3级以上,共计241,545个地震。网址https://www.emsc-csem.org/Earthquake/?filter=yes

 

2.1.4 JMA地震目录

该目录来自日本气象厅(Japan Meteorological Agency),时段1997.10-2017.12,包含-0.1级以上日本及周边地区2,955,365个地震。网址http://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/bulletin/eqdoc.html。本文主要为考察震源深度测定精度所用。

 

2.2 地震目录的适用性分析

本文主要利用前3套地震目录做分析处理,因而进行一般的比较分析。

1为由不同地震目录所采集的缅甸地震柱地震统计表。由表1可见:

1CEDC目录与ANSS目录的4级以上地震基本相当,前者6815次,后者8654次,其原因与CEDC目录监测范围郁于中国境内有关,对于中国地震活动的研究相对影响不大。相比之下,EMSC目录对中国地区监测能力较弱,只宜参考。

2)缅甸地震柱的最大震源深度可达200-300km。已知震源深度与地震台网的监测能力有关。比如北美洲,按照4级以上地震目录,最大深度只有96km,而按照1级以上地震目录则可达600km以上。地中海也是类似情形。

3)鉴于目前地震目录的科技水平,地震地热说当前最为关注的是未来壳内强震活动的时间和地点,暂不考虑能量关系,因此不对相关地震集的震级-频度关系做过分要求。

根据以上分析,认为这3套地震目录均可不同程度地用于汶川地震与缅甸地震柱关系的研究。

 

表1 由不同地震目录所采集的缅甸地震柱地震统计表

地震目录

震级下限

Mmin

震级上限

Mmax

频次

最大震源深度

Hmaxkm

CEDC目录

1

8.1

445504

280

2


193368

280

3


38364

280

4


6815

256

5


1308

134

6


217

130

7


31

130

8


2

14

ANSS目录

4

7.9

8654

184

5


1450

182

6


114

157

7


9

33

EMSC目录

2

7.9

2588

229

3


2585

229

4


2349

229

5


537

140

6


35

137

7


2

10

 

2.3 关于震源深度

关于地震震源深度的精度,可以从ANSSJMA两个地震目录获得(图2)。这两个目录的深度测定误差具有很好的一致性。ANSS目录包含全球地震,大量地震的深度误差均在几公里的量级,个别偏远地区的深部地震误差可达20多公里。JMA目录的深度误差均在几公里的量级。

 

 

图2 震源深度测定精度实例

(上图据ANSS地震目录,下图据JMA地震目录)

 

3 缅甸地震柱的研究

作者于2011年曾两度关注缅甸地震柱的研究[17-18],提出了缅甸地震柱的三维立体图像和平面的棋盘格式构造,探讨了壳内强震和火山与地震柱的关系,并提出过在棋盘格式构造寻找深部地幔矿床的前景。本文在此基础上作进一步的阐述。

 

3.1 缅甸地震柱地震活动的平面分布

CEDCANSSEMSC3个地震目录所得到的缅甸地震柱地震分层分布如图3、图4、图5所示。这3张图都显示了缅甸地震柱深部的新月形构造,最大深度可达200-300km。新月形构造的顶部,即地壳内,图3和图4上呈现一个4级以上地震构成的圆圈,似乎是围绕地震柱出地点的一个晕圈,相当于地震柱树型构造的树冠。新月形的内弧构成新月形的怀部,怀部及其北翼正好指向中国的南北地震带,从腾冲直至海原。火山多发生在地震柱的出地点附近,比如1609年的腾冲火山喷发,而壳内强震则多发生在新月形的怀部及其北翼的指向上,包括汶川地震和海原大地震。从松潘往昆仑山口西,似乎还存在一个次级的晕圈,控制着外围的强震活动。2015年的尼泊尔7.7级地震,位于新月形弓背以远,有一条4级以上地震的密集带从新月形的弓背指向那里(图4、图5)。

 

 

图3 缅甸地震柱依据CEDC地震目录的地震分层分布

(1965-2019.5,M≥4.0)

 

图4 缅甸地震柱依据ANSS地震目录的地震分层分布

(1963-2019.5,M≥4.0)

 

图5 缅甸地震柱依据EMSC地震目录的地震分层分布

(2004.10-2019.5,M≥2.0)

 

3.2 缅甸地震柱的壳下地震活动

所谓壳下地震,是指全球平均地壳厚度35km以下的地震。只有地震柱和热机带才有壳下地震活动,大洋中脊和冷机带基本没有壳下地震活动。

CEDC地震目录和ANSS地震目录得到的缅甸地震柱壳下地震分布如图6和图7所示。这2张图都显示汶川的强震活动与当地的壳下地震活动有密切关系。至于如何密切,下一节讨论。

 

 

图6 缅甸地震柱依据CEDC地震目录的壳下地震分布

(1965-2019.5,M≥1.0)

 

 

图7 缅甸地震柱依据ANSS地震目录的壳下地震分布

(1963-2019.5,M≥4.0)

 

3.3 缅甸地震柱的三维立体图像

CEDCANSSEMSC3个地震目录所得到的缅甸地震柱三维立体图像如图8、图9和图10所示。

由图8可见,缅甸地震柱似乎包含龙门山和腾冲两个子柱。

9中,缅甸地震柱本体最为完整,但由于地震较为密集,难以区分子柱。

10能较好地区分龙门山子柱,但缅甸地震柱的本体结构不太完整。

3张图都可以明显标示汶川地震与壳下地震活动的联系。

 

 

图8 缅甸地震柱依据CEDC地震目录的三维图像

(1965-2019.5,M≥3.0)

 

 

图9 缅甸地震柱依据ANSS地震目录的三维图像

(1963-2019.5,M≥4.0)

 

 

图10 缅甸地震柱依据EMSC地震目录的三维图像

(2004.10-2019.5,M≥2.0)

 

 

3.4 关于缅甸地震柱的子柱

上一节发现了缅甸地震柱的子柱,进一步考察发现,龙门山子柱和尼泊尔子柱具有较为完整的图像,如图11和图12所示。

由图11可见,龙门山子柱除包含汶川子柱、甘南子柱外,还有2个可期的子柱。汶川子柱显然与汶川地震直接相关,而甘南子柱与1976年的松潘7.3级、平武7.3级地震似乎关联。

由图12可见,尼泊尔子柱也具有良好的图像,其壳下地震活动或许与2015年的尼泊尔7.7级地震有关。

按照图6的图像,由此推测,沿着南北地震带的腾冲、丽江、海原等地都应该存在地震子柱,只是目前资料不够充分而已。

地震子柱的研究,完全依赖于地震目录中震源深度的测定精度。

 

 

图11 缅甸地震柱龙门山子柱的三维图像

(1965-2019.5,M≥1.0,据CEDC地震目录)

 

图12 缅甸地震柱尼泊尔子柱的三维图像

(1965-2019.5,M≥1.0,据CEDC地震目录)

 

4 汶川地震预测信息

地震地热说通过地震柱的壳下地震活动来预测壳内强震的危险性,首先将未来地震的强度定义在7级左右及7级以上的地震,因而不对未来地震的强度做过细地评估。那么,剩下来的问题就是地震发生的时段和大致地点,为此通过三项技术实现,一是地震柱的震源深度时序图,二是壳下地震的平面分布,三是地震子柱壳下地震的三维分布。

 

4.1 缅甸地震柱的震源深度时序图

13为根据CEDC地震目录1.0级以上壳下地震所制作的震源深度时序图,时段取强震发生前的十多年,即从199511日至200855日。由图可见,缅甸地震柱的壳下地震自2003年底在接近100km的深度开始积累能量,2004年底出现200km以下的地震活动,随后迅速向上转移,加速100km深度内的能量积累,至2005年中期维持最大深度在50-60km以内的地震活动,直至2008512日的8级强震的发生。

图中的绿色曲线描述了这个全过程,其上升段标示着深部能量的积累,接近地表的平直段标示着地表构造的僵持,或称闭锁,预示着该地震柱内未来某地或有强震活动。

由此判断,2006年以后的一段时期内,务必密切关注强震活动态势。

 

 

图13 缅甸地震柱的壳下地震活动时序图

(1995.1.1-2008.5.5,M≥1.0,据CEDC地震目录)

 

4.2 缅甸地震柱的壳下地震活动平面分布

14为根据CEDC地震目录0.0级以上壳下地震所制作的壳下地震活动平面分布,时段取强震发生前的十多年,即从199511日至200855日。由图可见,十多年内,缅甸地震柱的壳下地震较为分散,相对集中的只有河西走廊、甘南及汶川三地。河西走廊近几十年来没有显著的大震活动,而且距离缅甸地震柱较远,姑且不论,则唯有坐落在缅甸地震柱新月形北翼指向线上的甘南和汶川两地应予重大关注,划分为两个预警区。

图中左上角北天山的地震多与18号兴都库什地震柱相关联,不在此列。

15为根据ANSS地震目录4.0级以上壳下地震所制作的壳下地震活动平面分布,时段同图14

比较图14和图15,存在一个巨大的差异。图14上新疆和甘肃0级以上的壳下地震明显多于图154级以上的壳下地震,而四川、云南、青海和西藏的0级以上壳下地震则大大少于图154级以上的壳下地震。前者应属正常,后者则令人不可思议。

 

 

图14 汶川8级地震之前缅甸地震柱的壳下地震活动分布

(1995.1.1-2008.5.5,M≥0.0,据CEDC地震目录)

 

图15 汶川8级地震之前缅甸地震柱的壳下地震活动分布

(1995.1.1-2008.5.5,M≥4.0,据ANSS地震目录)

 

4.3 汶川子柱预警区和甘南子柱预警区的壳下地震三维分布

进一步考察甘南子柱预警区和汶川子柱预警区的壳下地震活动,分别列于表2和表3

由表2可见,甘南子柱最大震源深度可达170km,显然有利于对周边强震活动的监视。

3则不敢恭维了。汶川8级大震之前的13年多,汶川子柱的形象不见踪影,20006月至20085月的8年间,汶川子柱内居然一个壳下地震都没有。

相比之下,EMSC地震目录于200410月才刚刚起步,但该目录对于2014年爱琴海6.9级地震的震前过程描述得淋漓尽致[7],实在令人羡慕!

鉴于此,本文只好就此打住。

临门一脚,居然毁于我们自己的地震目录。

 

表2 甘南子柱预警区*的壳下地震活动(1995.1.1-2008.5.5,M≥1.0,据CEDC目录)

经度

(°E

纬度

(°N

深度

Km

震级

年月日 时分秒

1995.193

104.87

34.08

-38

2.3

19950312 084800

1997.496

105.63

34.43

-55

1.5

19970630 221400

2002.682

104.40

35.35

-35

1.8

20020907 013940

2004.831

105.08

33.83

-170

1.9

20041031 004503

2005.064

104.88

34.57

-35

1.9

20050124 064403

2005.270

104.35

34.32

-37

2.2

20050409 115216

2005.303

105.32

34.70

-39

2.3

20050421 140513

2005.332

105.00

33.93

-38

1.4

20050502 011016

2006.478

104.68

34.73

-35

2.5

20060624 135925

2006.528

104.60

33.22

-36

1.2

20060712 132240

2006.917

104.93

32.90

-38

1.6

20061201 175354

2007.026

105.55

33.72

-39

1.6

20070110 162921

2007.465

105.42

32.80

-35

1.5

20070619 184140

2007.810

104.70

34.70

-36

2.5

20071023 141535

2008.001

104.95

33.92

-36

3.3

20080101 084838

*甘南地区坐标:32-36°N,104-106°E

 

表3 汶川子柱预警区*的壳下地震活动(1995.1.1-2008.5.5,M≥0.0,据CEDC目录)

经度

(°E

纬度

(°N

深度

Km

震级

年月日 时分秒

1996.340

103.20

29.97

-41

4.0

19960504 081500

1996.925

103.22

30.09

-39

2.8

19961204 132500

1997.088

103.36

30.70

-36

2.7

19970201 233200

1997.345

102.90

31.60

-39

3.1

19970506 221600

1997.420

103.48

29.62

-40

3.2

19970603 101200

1998.469

102.39

30.29

-35

2.5

19980621 072400

1998.981

102.97

30.04

-35

2.6

19981225 011406

1999.171

103.44

29.72

-35

2.5

19990304 100151

2000.435

103.39

30.32

-49

3.0

20000608 070246

*汶川预警区坐标:29-32°N,102-104°E

 

5 讨论

 

5.1 关于地震震源深度的重要性

地震地热说的工作,依赖于地震目录的震源深度测定资料。考察ANSSEMSCJMA地震目录,目前震源深度的测定技术已日臻完善,但是我们的CEDC目录却故步自封,良莠不一。由图14可见,CEDC目录中,中国西部,只有新疆、甘肃等兰州地震研究所所辖地区的震源深度资料精度较高,王海涛研究员及其科研团队在这方面的工作功不可没[19-20]。中国西部是全球死亡地震(造成1000人以上死亡的)最多的地区之一(图1[21],又面临17号缅甸地震柱和18号兴都库什地震柱的裹挟,相关强震活动极为频发的地区却长期监测不到壳下地震活动,岂非怪事!长此下去,要想捕捉到蜀道之震,恐怕是难于上青天。

 

5.2 作者的愿景——关于亚洲-喜马拉雅地震中心的设想

上述问题的解决办法,唯有借鉴欧洲-地中海地震中心的经验,借助一带一路的东风,加强国际合作,建立一个类似的“亚洲-喜马拉雅地震中心,做到地震参数的规范化,实现对相关两大地震柱的完全控制,地震预测或有希望。

 

6 结论

本文因地震目录的缺陷而夭折,不能给出结论,请读者自悟。谢谢!

 

致谢

感谢中国国家地震科学数据共享中心(http://data.earthquake.cn/)、美国北加利福利亚地震数据中心(Northern California Earthquake Data Center)、欧洲-地中海地震中心(The European-Mediterranean Seismological Centre )以及日本气象厅(Japan Meteorological Agency提供的数据支撑。地震目录编辑中,黎品忠高级工程师提供了多边形区域提取地震记录的算法与程序和双字节数据文件的读取方法,谨此特别鸣谢!

 

后记:作者经历3年的生活磨难,新生后写出第一篇科学论文,本来信心满满的,可惜了。

 

2019.6.15 初稿

 

参考文献

[1]  陈立军 (2000) 中国地震震源深度与强震活动状态研究. 地震地质22(4): 360-370

[2]  陈立军 (2012) 地震地热说原理与应用. 内陆地震26 (2), 108-122

[3]  陈立军 (2013) 地震柱的概念及其基本特征. 华南地震33 (1), 1-14

[4]  陈立军,胡奉湘,陈晓逢 (2013)全球地震柱的地震层析成像证据. 华南地震33(4): 1-10

[5]  陈立军 (2015) 2013年巴基斯坦7.7级地震与兴都库什的地震构造. 内陆地震29(1): 15-27. http://dx.doi.org/10.16256/j.issn.101-8956.2015.01.002

[6]  陈立军. (2013)青藏高原的地震构造与地震活动. 地震研究36(1): 123-131

[7] Chen, L.J. (2016) Study on the Seismogenic Mechanism of the Earthquake Mw6.9 in 2014 in the Aegean Sea Seismic Cone. International Journal of Geosciences, 7, 669-684. http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2016.75052.

[8] 陈立军 (2014) 中天山地区强震活动成因探讨2012630新源6.6级地震为例. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-829373.html

[9]陈立军 (2015) 内蒙古阿拉善左旗5.8级地震的前兆现象. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-882681.html

[10] 陈立军 (2012) 印尼9级地震的成因分析. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-571677.html

[11] 陈立军 (2011) 缅甸7.2级地震成因的探讨. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-426720.html

[12] 陈立军 (2011)对日本9.0级地震成因的新解说. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-422577.html2011.3.15

[13] 陈立军 (2012)日本9级地震与碰撞和俯冲无关. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-565201.html

[14]  陈立军. 20120419预测卡片(3年期)的试验总结地震地热说的壳内强震与火山预测方法介绍. 自然科学, 2015, 3(4): 147-164. http://dx.doi.org/10.12677/OJNS.2015.34019

[15]  Chen, L.J., Chen, X.F. and Shao, L. (2015) Method Research of Earthquake Prediction and Volcano Prediction in Italy. International Journal of Geosciences, 6, 963-971. http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2015.69076; Chinese see: http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-920796.html

[16] 陈立军 (2015) 全球热机带和冷机带火山活动的比较研究兼论对热机带火山预测研究思路的改进. 地球科学前沿, 5, 334-357. http://dx.doi.org/10.12677/AG.2015.55034

[17] 陈立军 (2011)  地震地热说原理—17缅甸地震柱. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-444507.html 

[18] 陈立军 (2011) 地震地热说应用—初议缅甸地震柱的找矿前景. http://blog.sciencenet.cn/blog-552558-430338.html

[19] 王海涛,李志海,赵翠萍,曲延军 (2007) 新疆北天山地区Ms2.0地震震源参数的重新测定. 中国地震, 23(1), 47-55

[20] 曲延军,李志海 (2006) 北天山地区部分中强震前小震震源深度变化特征. 地震, 26(4), 76-81

[21] USGS (2015) Earthquakes with 1,000 or More Deaths 1900 -2014. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/world_deaths.php

 

 




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1 张国宏

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