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地球是否进入了地震活跃期(科普版)?

已有 5511 次阅读 2016-7-22 16:59 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 地震活跃期, 地球

地球是否进入了地震活跃期?

秦四清

每当全球发生一次大地震或大震连发时,常有关于“地球是否进入了地震活跃期”的争论,与之相伴的则是关于“地震是否增多”的争论。

20164月以来,在阿富汗、缅甸、日本、厄瓜多尔、瓦努阿图群岛和南桑威奇群岛等地相继发生了67.0级以上地震,使得上述争论再次成为人们关注的焦点。

那么,真实情况到底是怎样的?

部分专家观点

关于“地球是否进入了地震活跃期”,我们先来看看部分地震专家的观点。

中国地震台网中心蒋海昆研究员认为,近期7.0级地震较多地发生在喜马拉雅地震带和环太平洋地震带,但考虑到环太平洋地震带本身就是地震活跃地区,故尚不能就此简单得出全球进入“震动时段”的结论。

中国地震台网中心主任怀文认为,从2004年至今这十几年间,全球进入了一个8级以上巨大地震相对活跃的时段,并且预计还将持续一段时间。这个相对活跃时段是说,最近这十几年地震活动的特征和20世纪上半叶地震活动的特征相类似,有很多8.0级以上的地震发生;而在20世纪下半段,全球发生8.0级以上巨大地震的频次明显减少。

美国地质勘探局地球物理学家兰迪·鲍德温在以往接受采访时曾表示,目前是否进入地震活跃期,还很难说,有研究支持这种观点,也有研究并不这样认为。在全球范围内,强震多发区可能在任何年份发生强震,但他不认为一个或多个地震活跃区之间存在联系。

关于“地震是否增多”,持肯定态度的专家通常给出的解释如下:即一方面是由地震台网监测能力大幅度提升所致,即原本震级偏小、不能被监测到的地震也逐渐被记录;另一方面是由于现在通讯发达,信息传播便捷,越来越多的地震灾害被媒体所报道,导致大家感觉地震多了。

事实究竟如何?

专家们关于“地球是否进入了地震活跃期”的观点靠谱吗?另外,除了地震监测能力提升和媒体报道增多这些外在影响因素外,地球上的地震是否真的变多了?

还是让地震数据来告诉我们事实的真相吧。

由于地震数据离不开时空这两个基本属性故在寻求“地球是否进入了地震活跃期”的答案时,研究空间尺度必须是地球;又因大地震孕育时间长,研究时间跨度也必须足够长,不能采用“数十年”或“百年”尺度,而应采用千年尺度甚至更长,而这恰恰是以往专家最容易忽视的地方。

1示出了笔者绘制的全球地震活动M-t,相关地震数据引自受国家重点基础研究发展计划项目(973)资助、由宋治平等于2011年汇编完成的《全球地震目录》。从中可直观地看出:约从公元1510年起全球就进入了地震活跃期(特别是M³8.0级地震更为显著),且一直持续至今。因此可以推断,在未来相当长的时间,全球地震活动将呈现越来越活跃的趋势。

由此可知,文章开头所提问题的正确答案是:地球正处于地震活跃期,所以地震确实比过去多了,这是客观事实。

aM³7.0

bM³7.5

cM³8.0

dM³8.5

全球地震活动M-t图(公元10-2011.5.15

地震孕育机制和规律

显然,针对文章开头所提问题,基于全球地震目录进行统计后便可得到合理答案,但这仅仅是一种表象解释。若要进一步在更深层次给出合理解释,还必须得从地震孕育机制和规律谈起。

岩样(锁固段)在三轴压缩条件下不同变形破坏阶段示意图

         基于断层运动模式相关地震活动性受断层面上一个或多个高强度锁固段(如断层非贯通部位,图2)所控制的新认识,以及室内岩样(锁固段)被加载至体积膨胀点时必然出现的唯一前兆——微破裂丛集(震群事件),笔者2010年首次提出了“孕震断层多锁固段脆性破裂理论”,其数学表达式

Sf(k)=1.48kSc                                                                                                                                                                               1

式中,Sc1锁固段变形膨胀起点对应的CBSCumulative Benioff Strain简写称作累积贝尼奥夫应变)值,Sf(k)为第k个锁固段峰值强度点对应的CBS值。

        1给出了岩石(锁固段)加载过程中体积膨胀起点与峰值强度点之间的量化应变关系。基于此,可根据锁固段膨胀起点对应的标志性地震事件CBS值,提前给出锁固段发生宏观破裂(峰值强度点)对应的标志性地震事件的临界CBS值,结合实时监测信息进行预测。  

全球主要地震区划分图(2.0版)

(版权所有,复制必究!)

近期,笔者所在研究团队编制完成了图3所示2.0版《全球主要地震区划分图》。在对各地震区进行分析后,得到如下认识:

1)各地震区标志性地震事件之间的演化规律均遵循式(1);

2)各地震区主震孕育历时都很长,一般都在数千年乃至上万年;

3)各地震区当前孕育周期主震事件均尚未发生,因此地球上发生的任何一次地震都不是余震;

4)大部分地震区当前处于孕育的青壮年时期,随着逐渐临近主震,标志性地震事件震级将逐渐增大,相应的预震(preshock)或前震(foreshock)事件震级也随之增大;随着时间的延续,越往后,岩石破裂的速率越来越快,这意味着地震的频率也会增大。

以图3中所示编号为44的瓦尔迪维亚地震区为例。4示出了该地震区当前周期经误差修正后标志性地震事件之间的力学联系,根据17162秘鲁Muk8.8/8.6级双震发生前的CBS值,可较准确地连续预测到1906131厄瓜多尔西部近海Muk8.9/19071116秘鲁乌奇萨MS8.7双震1960MW9.5级地震的临界CBS值。同时,根据笔者提出的主震事件判识原则,判断该区当前孕育周期主震事件尚未发生,仍存在第3锁固段,当其被加载至峰值强度点时(即图3Sf*(3)箭头所示位置),应再次发生标志性地震事件。对该区地震序列进行分析知:1716年至1906年两次标志性地震事件之间,仅发生了一次8.7级地震(这是1次显著preshock事件),8.0级地震也较少,曲线较平缓,这意味着地震发生的频率较低;1908年至19609.5级地震发生前,发生了18.7级和两次8.6级地震,8.0级左右地震也增多,曲线斜率猛增,这表明地震发生的频率加快;自1982年至今,仅8.2级以上地震已发生了5次,其中最大的一次是2010年的8.8级地震。可以预料,该地震区在未来标志性地震事件(9.5-10.0级地震)发生前,还会发生多次8.0级以上地震。

瓦尔迪维亚地震区1471.8.29-2016.2.24之间CBS值与时间关系

(数据分析时选取ML≥6.0级地震事件;误差修正已被考虑)

建议

综上可知,地球目前正处于地震活跃期,故今后人们会感觉到地震越来越多,震级越来越大,这是正常的地震演化规律。

鉴于此,政府务必要做好相关工作;个人应积极学习地震科普和应急逃生知识,在地震来临时能够冷静处置。

 

该文的主要内容已发表在《百科知识》(2016.7),感谢赵编辑付出的辛勤劳动。

 



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