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厄尔尼诺期地震形成机制

已有 4127 次阅读 2008-5-16 10:58 |个人分类:人文|系统分类:科研笔记

厄尔尼诺期地震形成机制

——以2004年苏门达腊-安达曼大地震为例

广东海洋大学

廖永岩

(电子信箱:rock6783@126.com

今年,中国遭遇到50年一遇的冰冻,说明今年是一个强烈的拉尼娜年。厄尔尼诺和拉尼娜期,分别与地球的膨胀和收缩期对应。厄尔尼诺和拉尼娜期,由于地球的膨胀或收缩加剧,都会形成较大的地震。但厄尔尼诺年地震和拉尼娜年的地震,是绝然不同的两种类型的地震。有的区域的地震,主要在厄尔尼诺年发生(如安达曼岛弧),有的区域的地震,只能在拉尼娜年发生(如川西地震)。今年的汶川大地震已经发生了,那么,随着本次拉尼娜年的结束,跟着就会是下一轮厄尔尼诺年。在下一个厄尔尼诺年,就地震预防方面,我们有哪此值得做?下面,我们以上一次厄尔尼诺年本世纪最大的印度尼西亚苏门达腊-安达曼大地震为例来具体分析厄尔尼诺期地震形成的机制。

20041226,地球上发生了本世纪最大的地震——9.2级的安达曼大地震

印度洋,位于青藏高原、东非高原、安达曼岛弧、澳大利亚大陆和南极之间。通过卫星测量的地震大地水准面可知,在印度半岛最南端附近,印度洋有一个明显的大地水准面负异常(重力正异常)(Mörner, 2000)。青藏高原,是大陆与大陆之间形成的地槽,由于大量比重较轻的沉积物沉积于这个地槽,达10公里以上,造成地槽比重小于两侧的地壳,在均衡调整作用下,现在青藏高原现处于地槽后期的中央隆起期。虽然青藏高原现已是世界上最高的高原,但目前仍是上升较快的区域之一。东非高原也在隆起(Abuodha, 2003),并形成东非大裂谷的地堑和火山。安达曼岛弧的地槽,现也处于隆升期。这样,就可以明显地看出,印度洋的这个大地水准负异常,刚好处于三大隆起的中央位置。所以,我们可以说,印度洋的这个大地水准面负异常,是由于东非、青藏高原和安达曼岛弧的隆升,共同牵拉北印度洋海洋岩石圈,使北印度洋海洋岩石圈抬升所致。这可能也就是造成位于该异常中心的马尔代夫(本来因为冰川消融,全球海平面上升,理论上应该下沉(Kench, et. al., 2005; Woodworth, 2005),实际上不沉反升的原因(Mörner, et. al., 2004)。因安达曼弧具有重力负异常,由于均衡调整作用,它现正在不断上升。而北印度洋具有重力正异常,由于均衡调整作用,它应该下沉。这样,在安达曼弧就形成一种力的矛盾:弧外印度洋海洋岩石圈要下沉,弧内苏门达腊陆地岩石圈要上升。这个矛盾的最终解决,就是该处岩石圈断裂,弧内苏门达腊岩石圈上升,弧外印度洋岩石圈下沉。岩石圈是否断裂,主要由岩石圈抗断性和摩擦力等相关因素共同决定。除以上分析的垂直运动外,安达曼弧处,还有由于印度洋洋中脊扩张造成的向北的水平运动:地球膨胀时,洋中脊破裂,岩浆上涌形成海洋岩石圈,造成海底扩张。地球收缩时,印度板块将向东北方向挤压,达每年40-50mm (Lay et. al., 2005)。而安达曼岛弧阻碍这种水平运动,最终造成弧外海洋岩石圈向西北运动,安达曼弧内陆地岩石圈向东南运动。而大震发生地,刚好处于转角处,这种几何结构,造成水平运动的阻碍,也造成垂直运动的阻碍,成为运动阻碍点,也即是地震应变能积累点。

2004年,是1998年后又一个厄尔尼诺年(专家称厄尔尼诺现象卷土重来,今冬我国气温偏高,2004),十月份,美国就已发出厄尔尼诺的预警报告。厄尔尼诺年的形成,是因北极区域冰川的消融受阻,冰后反弹受阻。在南极冰川形成后的均衡调整作用和北极区域冰后反弹受阻的综合作用下,造成两极挤压地球,地球质量向赤道转移,赤道区域膨胀,地球自转速度减慢。安达曼岛弧,刚好位于赤道附近,赤道区域的膨胀,增加地球岩石圈断裂的机会,加大应变能的积累,为大地震的形成提供了机会。因为厄尔尼诺年的大质量向赤道区域的转移,是由于北极区域冰川消融受阻或冰雪等质量增加造成(Blewitt, 2001)。而冰雪量增加最大时,往往是冬季。地球的大陆主要分布北半球,这又为北半球冰雪在冬季增加提供了机会。所以,每当厄尔尼诺发生时,都是圣诞节前后开始加重。所以,安达曼大地震要发生,发生在厄尔尼诺年的可能性较大。所以,像1983年、1998年、2004年这些年份是最有可能发生安达曼大地震的年份。但1983年、1998年等年份,可能地震的应变能积累得还不够,所以,没有来得及造成大地震的发生。在厄尔尼诺年,最有可能发生的时间是在冬季,是在厄尔尼诺开始加重或最为严重的时期。所以,12月到第二年的3月,是最有可能发生地震的时期。若地震应变能积累接近临界点,则有可能在较早的月份的农历初一或十五发生;若应变能积累离临界点较远,则有可能在较晚的月份发生;若过了该厄尔尼诺年,叠加上外星体的引力,仍难超过临界点,则只有等下一个厄尔尼诺年了。

具体造成20041226日上午当地时间075853秒(格林尼治时间005853秒)大地震的原因,可能如下:1224,新西兰西南方向约430公里的达斯曼海域发生里氏8.1级地震,对安达曼弧产生影响,使地震阻碍点弱化,加速了应变能的积累。20041226农历十一月十五,太阳、地球、月球排成一条直线。太阳直射点位于南回归线附近,所以太阳对地球的引力,也是南回归线附近最大。月球的引力最大点位于赤道上。根据作用位置,太阳和月球对地球引力合力应位于赤道和南回归线之间。因为月球对地球的引力比太阳对地球的引力大,所以,引力的合力应在赤道和南回归线之间偏北的位置。005853秒时,与月球和太阳的引力合力呈90度垂直的区域正好位于印度洋重力异常区域中心附近的印度洋上。因为,正对月球、太阳引力合力点区域,由于地球固体潮作用,固体地球岩石圈将上升,和该合力呈90度角的区域,岩石圈将下沉;所以,印度洋重力异常区域将因为固体潮的原因而下沉。由于地球自西向东自转,接近大地震爆发时间时(格林尼治时间005853秒),安达曼弧内侧的印度尼西亚所在的欧亚板块将逐渐上升,而安达曼弧外侧的印度洋板块将逐渐下沉。当这个月球、太阳引力的合力造成印度洋海洋岩石圈下沉的力叠加在安达曼-亚奇这个3.3°N 96.0°E,深度30 km阻碍点上时,超过阻碍点的临界点,阻碍点断裂,大地震发生。断裂后的印度洋海洋岩石圈下沉和向北运动,断裂后的苏门达腊陆地岩石圈向上及向西南运动。由于上下运动剧烈,且区域较大,引发大海啸,造成巨大的人员和财产损失。大地震发生,使大量的赤道区域膨胀的能量以地震的方式被释放,厄尔尼诺失去能量,不会再导致东太平洋赤道区域的洋中脊扩张,不会再导致东太平洋海水升温,这次厄尔尼诺宣告结束。

所以,综合来看,安达曼大地震是地球形变、外星引力叠加、地球均衡调整、板块运动等综合作用的结果。也是水平运动和垂直运动的综合结果。

20041221开始的中国等北半球地震的降雪(冬至:瑞雪染白半个中国,2004)及中国三峡水库的贮水(200361蓄水,至615,库容增加100亿立方米),可能也对2004年厄尔尼诺的形成和大地震的形成有一定的触发作用。

若人类能准确测定安达曼岛弧两侧的水平距离变化和该岛弧重力异常变化的情况,人类是可以准确测定大地震发生的地点的。若人类通过测定水平距离和重力变化,能计算出应变能的积累及该区域岩石圈的抗断裂能力,根据外星体对地球引力、地球形变、板块移动等资料进行综合,是有可能较准确地确定地震发生的时间和震级的。

参考文献

冬至:瑞雪染白半个中国. 20041223. http://news.tom.com/1002/20041223-1679595.html

专家称厄尔尼诺现象卷土重来 今冬我国气温偏高. 20041101. http://www.people.com.cn/GB/shenghuo/1089/2956427.html

Abuodha P. A. Sea level changes on the Kenyan coast during the Quaternary period. International Union for Quaternary Research. Congress of the International Union for Quaternary Research. 2003, 16: 238

Blewitt G., Lavallée D., Clarke P., Nurutdinov K. A New Global Mode of Earth Deformation: Seasonal Cycle Detected. Science, 2001, 294: 2342-2345

Kench P. S., McLean R. F., Nichol S. L. New model of reef-island evolution; Maldives, Indian Ocean. Geology, 2005, 33: 145-148

Lay T., Kanamori H., Ammon C. J., et. al. The Great Sumatra-Andaman Earthquake of 26 December 2004. Science, 2005308: 1127-1133

Mörner N.-A. Sea level changes in the Indian Ocean. In: Integrated Coastal Zone Management, Launch Ed., IPC Publ. 2000. 17–20

Mörner N.-A., Tooley M., Possnert G. New perspectives for the future of the Maldives. Global and Planetary Change, 2004, 40: 177-182

Woodworth. P. L.  Have there been large recent sea level changes in the Maldives Islands? Global and Planetary Change, 2005, 41: 177-182

 

各位若想了解这方面有关的详细情况,请各位参见廖永岩著,海洋出版社20075月版的《地球科学原理》(28.00元)一书。也可以在以下网址找到有关这本书的部分相关内容: http://159.226.26.14/blog/user_index1.aspx?userid=3534

注:本文摘于廖永岩著《地球科学原理》一书



http://blog.sciencenet.cn/blog-3534-25449.html

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