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5.12汶川地震以来除了龙门山地区陆续有余震发生以外,青海海西唐古拉山6月9日连续发生M5.0-5.5三次、6月10日发生M5.4一次、6月18日又发生M5.0-5.4两次地震; 6月10日内蒙鄂伦春发生M5.4地震;6月11日台湾恒春发生M5.0-5.4地震;6月14日日本岩手县发生M7.2地震……这些地震之间是有关联还是没有关联?这需要从地震形成的大地构造背景上去分析。我们都知道全球有三大地震带,即环太平洋地震带,那是由于太平洋洋壳板块向相邻大陆板块边缘俯冲引起的;另一个称陆间地震带,即从印度尼西亚-马来西亚-青藏高原-兴都库什山-扎格罗斯山-高加索山一直到阿尔卑斯山,那是由于大陆板块与大陆板块之间的俯冲碰撞引起的,而引起澳大利亚、印度、非洲大陆板块向北俯冲碰撞的主要原因是南大洋的扩张;第三个地震带在大洋中脊,那是新生洋壳生长扩展的地方。如图1
图1.全球地震带分布图
我国西部的地震活动,包括这次汶川大地震都是由于印度洋的扩张引起的,由于印度洋洋脊的扩张推挤着印度板块,使印度板块每年以4-5cm/y的速度沿着喜马拉雅山前向欧亚大陆板块下俯冲,促使青藏高原隆升,见图2。
图2.印度板块陆内俯冲模型图
根据2004年第32届世界地质大会公布的最新印度洋洋脊扩张的年代图(图3)我们可以看到,印度洋的扩张在时空上并不是匀速和均衡的,而是有快有慢、脉冲式的。23-5.33Ma也就是距今2300万年到500万年之间,地质上称为新近纪中新世-上新世,印度洋有一次快速、持续的扩张,它造就了青藏高原的初次隆升和之后的剥蚀夷平,不过当时高原的范围比现在的青藏高原要大得多,呈NWW-SEE走向延伸到闽浙山地,涵盖了现今的云贵高原; 5.33-1.8Ma也就是距今500万年到180万年之间,地质上称为新近纪上新世期间,印度洋又有一次快速扩张,这次扩张造就了青藏高原的雏形;1.8Ma至今,也就是距今180万年以来,最主要的是0.9-0.8Ma,地质上称为新近纪早更新世晚期以来,印度洋的快速扩张最终造就了海拔4500-5000m的青藏高原。由于高原的形成是由于印度板块陆内俯冲挤压造成的,因此高原的边界除了西北部的阿尔金山是走滑断裂以外,在高原东北的祁连山前和高原东南的龙门山前都是逆冲-走滑断裂,属于挤压型的高原边界。而高原内部的昆仑山、唐古拉山则多半为走滑断裂。由于中新世以来,作为印度板块向北运动轨迹的900海岭的影响,青藏高原东部的构造线和山脉明显顺时针旋转,成为近南北走向的构造带和山脉。因为早更新世晚期以来印度洋洋脊一直在扩张,印度板块一直在向北挤压,青藏高原一直在隆升,高原的边界断裂和内部的走滑断裂也一直在活动,这些活动断裂就是地震活动发生的背景。
图3.印度洋洋脊扩张年代图
青藏高原地震震中分布图(图4)展示了地震带分布的特点:它主要是环青藏高原分布的。高原内部密集成带的地震震中都是沿着昆仑山、唐古拉山-哀牢山,特别是鲜水河-小江走滑断裂分布的;而沿着贺兰山-六盘山西侧、岷山、西秦岭、龙门山、小江断裂密集成带的“南北地震带”是由于高原顺时针旋转扭动,向东挤压的地应力受到坚硬古老地块(在秦岭以北是中朝板块的鄂尔多斯刚性地块,在秦岭以南是川中刚性地块)的阻挡而发生的。地震是岩石破裂的一种现象,地应力传递受到阻碍就会积聚能量,当能量超过了岩石的屈服极限,就会破裂,发生地震。教科书上所划分的祁连山地震带、秦岭地震带、龙门山地震带、南北地震带、汾渭地震带……不过是人为的归纳和总结,不可当成死的教条。地震在哪里发生?是不会顾忌它属于哪个地震带的。因此,这次汶川地震的余震和再震完全可能发生在西秦岭或祁连山地震带的区域里,这就要看地应力矢量的走势了,实际上汶川地震时这些区域的震害就很强烈。
图4.青藏高原地震震中分布图
美国地调局根据全球GPS测站的数据,这些站点能够测量出地面每年在毫米级别的运动,在5.12汶川地震后所发表的GPS形变矢量图,告诉我们印度板块的北向运动是相对较快的,而西藏的东向运动相对较慢。蓝色的星星是汶川地震的位置。南北构造带、西秦岭、河西走廊都是地形变速率变慢,能量聚积的地区,应该注意防范破坏性余震、再震的发生。
图5. 亚洲GPS地形变矢量图
这张图告诉我们青海海西唐古拉山6月9-18日多次M5.0地震、6月10日内蒙鄂伦春发生的M5.4地震和汶川地震都属于印度洋扩张同一体制的产物,不能说它们之间毫无关联。这张图还告诉我们一个信息:台湾的地震也是和这次印度洋扩张相关联的,我们看到沿着印度尼西亚、苏门答腊一线有很密集的快速向北运动的矢量迹线,说明印度洋洋脊的扩张也使澳大利亚板块迅速向北运动、俯冲碰撞而使菲律宾板块向北运动,菲律宾板块西部的走滑-逆冲边界影响到台湾,因此6月11日台湾恒春M5.0-5.4地震应该和汶川地震同属一个“印度洋体制”而非“太平洋体制”,从地形变密集区看,从台湾还波及到浙江、福建、广东沿海一带,这就提醒我们应该注意监测象丽水-海丰这样的活动大断裂,防范这个区域的地震活动。至于6月14日日本岩手县M7.2地震可能“印度洋体制”、“太平洋体制”二者兼有之。这就提醒我们不能机械地把我国东部所有的地震都归类到“太平洋体制”,这对于我们分析地震周期是有用的。
2008.6.26于北京
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