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大地构造力学:观测与理论的协调性问题 精选

已有 4235 次阅读 2013-4-20 18:18 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记| 力学, 大地, 协调性

      一般的看法是,控制全球板块运动的地壳变形作为一个大的区域背景是划分地震多发区的主要依据。在这个背景下,对局部区域次级构造的勘察是具体的划分地震易发区的基础资料。

      但是,对这两项最基础的研究工作,主要的是由地质学家完成,对力学理论的使用是非常初步化的。

      这样,就留下了一个病根:对断裂构造的高度重视,而忽视了对断裂构造未来变形趋势的研究工作,尤其是对断裂带周边强烈褶曲构造的研究工作。

      英国爱丁堡大学教授Stuart Crampin 认为,如果对断裂带周边强烈褶曲构造的增量变形进行监测(透射波的波速、波的偏振态变化),则完全可以发现这种增量变形的属性的未来趋势,从而,成为实时性的划分地震易发区的基础资料。其现实性在于,可以直接利用现有的地震监测网站资料。

      为何地震学家对此有不放心之处呢?

      观测与理论的协调性问题。教授Stuart Crampin所观测到的波分裂资料并不被经典的弹性动力学理论所支持。从而,尽管该项研究成果已有了近30年的历史,人们依然可以用“经典弹性动力学理论”轻巧的推翻他。

      这是构造地质学家对力学理论的使用初步化(浅薄化)的直接后果。

      另一方面,如果要有效的使用波场分裂数据,则对局部区域次级构造必须做出当前变形状态的良好估计。这就要求测定局部的变形,而目前的情况是:大多数的与地震有关的构造是用地质露头来标定的,远远的不能满足对变形进行数量化评估的要求。

      就算是对某些有良好的勘测数据的断裂构造,由于变形是大变形(或大转动),人们也还是习惯成自然的使用微小变形理论(经典弹塑性理论)或板壳理论来评估。

      地震学家面临的选择是:独立自主的发展相关的力学理论(地震学);而“正统”的力学家则对此指手画脚。

      基础科学理论的问题限定了地震学的发展,正如我国已故地震学家顾功叙指出的那样,不使用适合描述地震变形机制的现代力学理论也就不可能在地震学上取得实质性的进步。

      然而在力学界争论也远还没有定论,什么是现代力学理论?

      是理论向观测资料靠拢,还是为维护“正统性”的地震学而加强研究工作?大多数国家选择了后者。

      我们可以用大量的案例证明“正统性”的地震学,从而给波分裂理论予致命的打击。后果是:我们胜利了,但是,学科也停滞不前了。

      而在另一方面,即便是使用波分裂理论,因为太缺乏局部区域次级构造的具体变形数据,也无法对波分裂资料作出有效的增量变形反演,从而判断地震发生的可能性也就大打折扣。

      对于地震学的基础(大地构造力学)观测与理论的协调性问题而言,这是一个理论与实验的矛盾。回避矛盾是多数人的选择。

      也正因为此因,地震学学科进步缓慢,并得出结论:地震是不可预报的。与此相反,断裂力学家则坚信:断裂是可以预报的(从而,地震是可预报的)。

      我们应该相信那个结论呢?



4.20雅安地震
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