【上篇】
雅安芦山里氏7.0级地震刚过去不久,又值阿坝汶川大地震五周年纪念日。这两次发生在同一条(龙门山)构造断裂地震带上的强烈地震,对当地人民的生命财产造成了巨大损失。
这两次地震,连有些研究地震的学者都认为近期能发生的概率都很小,但是地震却在众目睽睽之下突然发生了。这就造成了许多非专业人士的困惑:为什么在高科技飞速发展的今天,我们人类对这样危害极大的地震预测却仍处于一种似乎束手无策的境地呢?
就这个问题,我给大家说说我的认识和看法。
普通人眼里,地震就是大地在瞬间或短时间内的颤动,但大地为什么能震动呢?就有一些人说不清楚了。
地震分如下几类。根据引发地震的诱因可分为:火山地震、塌陷地震(如矿山采空区或天然溶洞突然坍塌)、人工诱发地震(如水库蓄水,爆炸、核爆)、小行星或陨石撞击地震、构造地震等。
除小行星撞击地球形成的地震外,在其它类型的地震中,对人类生产生活危害最大的,就是发生在地球地壳中的构造地震。我国这几十年发生在海城、唐山、汶川等地和近期发生在雅安芦山的强烈地震都属于构造地震。
本文只结合芦山,汶川地震的特点,尽量通俗地介绍一些发生在地壳里的构造性地震的基本概念,也就是震源位于地球地壳岩石圈下部数公里至几十公里的地震。因这种地震如果震级很高,往往会对人们生命及财产造成重大损失。
其它几类地震对人类造成的灾害程度要比构造地震小得多,且发生概率也较小(约占地震发生总次数的10%)。至于那些震源发生在地球更深部地幔里的深层地震,目前连地震专家都是一知半解。况且看来,地球深部地震对我们的影响并不是很大,因为地幔是软的,软物质有着极大的缓冲力,这种地震的破坏力对生活在地壳表面上的我们来说,要比在固体地壳里发生的构造地震所造成的危害小得多。
发生在地壳内部的构造地震就是地壳某个部位上的岩层受到某种逐渐增强的外力,在这种外力达到一定峰值后,瞬间发生岩体的破坏或相对错位,释放出大量能量同时产生振动波而引起地壳颤动的地震。
科学家们对此作了许多研究和探索,但就目前来说,人们对构造地震的认识,只相当于一个初学《易经》的人,虽基本认识了书中的字,但还没有到理解其深刻内涵的程度。
当今,人们只初步了解了构造地震的起因和部分机理,但无法采集到形成地震的各种可靠且完整的数据,更不能建立起准确有效的分析地震状况的数学模型,所以目前人们还不能准确预测这种类型的构造地震。
为什么当今科技如此发展,我们却对地震的机理没有全面可靠的理论解释呢?直接原因就是,如今人们虽可以飞天去三十八万公里外的月球去赏月,但对自己脚下地球的内部深处却看不见摸不着,连目前对其研究的成果都是通过其它方法手段间接得来的。
如今人们即是使用钻探的办法,也只能是把特殊的合金钻头向地下探下去约十公里。在地质学家眼里,“入地”远比“上天”的难度大得多。目前人们对地球内部的构造认知和了解,只能借助于一些声电磁等辅助手段来间接获得。
那么,我们普通人想要多了解一点构造地震的知识,对构造地震这一自然现象有所了解,该从哪方面入手呢?我建议不妨先从地球构造上开始了解吧。
话题先说得远一点。举个生活上的例子:两个鸡蛋,一生一熟,你会用什么样的简单办法区分它们呢?
大多数人都是把鸡蛋放在桌子上,再用基本同样大小的力用手指把它们分别转一下,转得快的就是熟的,慢的就是生的。
为什么呢?从力学分析上要讲清楚这个现象还有些复杂。但有一点常人是比较好理解的,即可以将熟鸡蛋看成一个固体,生鸡蛋是由一层薄薄的固体包裹着一团液体。
固体的熟鸡蛋内部可看做一支训练有素的阅兵仪仗队,生鸡蛋里面的液体可以看做是自发前来观看阅兵式的观众。如果一声号令,仪仗队的每位士兵都可以在自己的固定位置上步履整齐的向着某个方向一同前进。而那群观众们却不同,即使就是发号施令的人喊破嗓子,他们也不可能同时朝同一个方向以同一种速度前进,这需要有一定的反应和组织时间。
这就是说,仪仗队的每一个人是有严格约束有固定位置的,而那群观众基本上是少有约束和不固定位置的,这就是生鸡蛋要比熟鸡蛋的力学性质要“复杂”一些的道理。
回过头来我们再看看地球的构造,地球的构造从外到内分别是由地壳、地幔、地核组成的。形象地说,我们的地球就类似一个鸡蛋,外表的固体地壳就相当于鸡蛋壳,地壳下面的地幔里软流体状的高温熔岩就相当于鸡蛋清,地核就相当于鸡蛋黄。
我们是生活在地壳表面上的,通常我们形容自己强大无比时喜欢说:“顶天立地,岿然不动”。 实际上殊不知表面上看起来我们可以做到顶天立地,却不能保证岿然不动。
为什么?因为我们脚下的大地(地壳)是在不停地运动的,当然这种移动相对于地心来说,速度是极为缓慢的,其水平位移一般不会超出每年十厘米。
那么,我们脚下的大地为什么能动呢?
地球的自转,相当于我们在桌子上转动的生鸡蛋,旋转的力量造成固体的地壳与液体的地幔之间有一种互相拖拽效应的力。另外,地幔因本身重力(地球引力)和受到上面的物质的巨大压力,地幔中的放射性元素会产生核子裂变,裂变和衰减过程中产生的高温使岩石融化而使地幔一直处于软流体的熔岩状态。
固体内部的各种成分是相对固定的,就如上面说的阅兵仪仗队,谁在哪个位置是不能轻易改变的。流体就有些类似那一群观看阅兵式的观众,谁想站到哪就站到哪,没有人强行约束,并还带有谁蛮横谁的随意性就更大些的成分。
流体内部各部分的相对位置始终处于不固定或不稳定的状态,稍有受力,相对位置就会发生变化。如成分相同的流体物质,温度高的部分与温度低的部分就产生了体积差异而导致了容重的不同,容重小的就要往上浮,容重大的就要往下沉。
这就如我们烧开水一样,锅底受热的水要往上翻,上面温度较低的水要往下沉,不同温度的水分子在不断地改变着原来自己的位置,这是液体的一个基本特性。
所以,炽热的软流体状的地幔内部一直处于不稳定状态。除了核裂变产生的热能不是十分均匀地分布外,更重要的,这种地幔的热效应,还能引起侵入地幔的岩石融化(如印度板块钻入亚欧板块下面,其前缘侵入地幔深部而被高温熔化),高温熔化还能产生熔岩内部的化学变化,会改变其物质结构,物质结构的改变,就要发生体积和容重上的变化,这是地幔和其它常温液体最大的不同之处。这就更增加了我们对这种“地幔流”的认知难度。
我们生活的固体地壳包裹着软流体状的地幔,地幔一直在地壳下面很不老实的横向竖向斜向流动,这种运动对地壳的作用力是很大的,特别是下面的较热的地幔翻上来后,会对地壳有一种托举力,上升的地幔被地壳压制后,没地去了,就要做水平扩散运动,这就又对地壳产生了水平方向的摩擦牵引力。反之,那些地幔上部熔岩冷却后下沉的区域会对地壳产生什么影响呢?我们还不得而知。
千万不要小看了地幔的这种“对流”运动,它的力量是相当巨大的,如果地壳某部位不够坚固,地幔的热熔岩会侵入地壳内部,形成火成岩脉或岩体,我们开采的许多种矿床就是这样形成的。这种高温高压熔岩在特定条件下,甚至能冲破地壳形成火山爆发。
到目前为止,这个比全部海洋里的总水量不知还要大多少倍的柔软流体状的地幔,是如何运动的?有没有类似海洋中的那种洋流?即有没有“暖洋流”和“冷洋流”或“洋流漩涡”?在目前人类直观认知上还是个盲区。目前人们对地幔的运动对地震的影响程度知之甚少,只能依照一些模拟理论去推测,但至今没有令人信服的答案。
这就造成了学者们对地球表层破碎的地壳为什么在一直不停移动的现象众说纷纭,形成了多种理论和推断,但都不尽人如意。对于我们这些不是专业人士的普通人来说,只需知道我们脚下的地壳(山川平原大地)是一直在做缓慢运动的就可以了。
如果能将地球按比例缩小到和普通鸡蛋一样大小,那么我们脚下的地壳就相当于鸡蛋壳,只不过这个壳比真鸡蛋的壳还要薄许多(地壳平均厚度与地球直径比约是1/740,鸡蛋壳与鸡蛋直径比约为1/150),并且这个地壳的厚度非常不均匀。
这么薄的且厚度不均匀的地壳当然不会有鸡蛋壳那么坚固,地壳早已被地幔的各种运动弄得七零八碎。
实际上,当今地球的地壳像一个完全被打碎了皮的,以便让卤水进去入味的茶鸡蛋。我们每个人就生活在地球表面某片破碎了的“鸡蛋皮”上,只不过这个“鸡蛋清”并没有凝固,且具有很高的压力和温度。
我们再回到原位上看,这些已破碎的像“鸡蛋皮”似的地壳可以看做是在“鸡蛋清”即流体状的炽热地幔上漂浮着。
这就是“大陆漂移学说”和“海底扩张学说”的原始基础。这种基础又被后来的“板块构造学说”深化了一些。
无论哪种学说,对地壳碎片一直在移动都不能做出权威解释,只能从地幔热对流和重力学(地球重力引力)等理论再根据各个地壳的运动方向和速度等方面做出种种假设和推测。
板块构造学说基本上解释了各大地壳版块移动的规律,只不过有的地壳移动得快,有的移动得慢,且移动方向也不同。这种移动会改变地球质心的位置,随着地球物质的均匀分布,目前地壳移动的速率已放缓,处于一种相对稳定的时期
对于我们来说,地球的地壳虽然是破碎的,但每块破碎的地壳的质量是非常巨大的,比较来说,我们单个的人远没有某块鸡蛋皮上的病毒个体大。
如果哪块地壳受到地幔运动或重力(引力)等动力影响运动起来,那动能是相当大的,这对于人来说大得难以想象,地幔的流体运动对地壳的推力可能也更为巨大。
要使质量如此巨大的某个破碎的固体地壳的运动停止下来,是不容易的。因为其移动速度虽很小,但一块破碎的地壳的质量是非常巨大的,况且可能还有地壳下面的地幔流的“推波助澜”作用。
有的地壳运动的快,有些运动的慢,快的就撵上了慢的,或者两块地壳不是朝同一方向的移动也能遇到一起。这就引起了质量巨大的地壳之间的相互碰撞和挤压,就犹如两个超大轮船在海上发生了碰撞,虽然彼此相对速度不高,撞击力也是巨大的。这种结果是,就是发生碰撞的地壳互相都要承受彼此之间巨大的推力和反推力。
地壳是固体,形状就不容易改变,地壳之间互相挤压的结果,就是在固体岩石中产生了巨大的地层应力。当这种应力小于岩层的抗压强度或剪切强度时,地壳的地层就是稳定的,最多使两块地壳产生水平移动,这有点像两位势均力敌的日本相扑运动员。
当这种力量再增大时,地壳某处的固体岩石就要发生弹性和塑性变形,从地壳表面(大地)上看,就会产生褶皱或凸起。
我们一般把岩石看做是很坚硬的,但再坚硬的物质都有一定的塑性和弹性。例如一根家庭用的短截铁质水管看似很坚硬吧,但如果它有几公里长,它就是“软”的,轻易地就能将其弯曲变形。
当两块地壳之间的这种挤压力再大些时,超出了岩石弹性和塑性变形承受力量的极限,岩层岩石的整体性就要发生破坏,在比较薄弱且应力相对集中的部位就容易产生岩层的破碎。
因这种挤压力不是绝对水平的,岩层在破坏之处还会产生相对位置的错动而形成一定角度的岩层断裂面,这种断裂能突然释放大量能量并产生震动,这就是目前人们认知的发生在地壳中构造地震的根源之一。
如果已经断裂的岩层在其断裂接触面上又再次受到挤压,当挤压力的分力大于断层面岩石之间的摩阻力时,地层便又会再次发生错动释放能量,所以一条逆断层的大断裂构造带上往往会多次发生地震。
这种地震的结果,断裂带两边岩层多会产生水平和垂直方向上相对位置的突然错动(地质学上将它分为逆冲,和逆冲走滑等几种)。
每块地壳上的各区域里乃至不同深度的各种岩层的物理特性是不一样的,再加上大些的地壳基本上都是原来的多个较小地壳重新组合在一起的,这就造成了某处岩层受到的力是多个方向的,就像商场里熙熙攘攘的人挤人。这便造成了许多断裂带不平行于两块地壳互相碰撞挤处结合面。会有多种走向的断裂带或次生断裂带。从大的视角看,有许多断裂带组合在一起,甚至会呈旋转状。
当然了,地壳在运动,就会有拖拽效应,当这种“拖拽力”大于某处岩层的抗拉强度时,也会“拉断”岩层。另一方面,地壳地层若受力隆起时,会使固体地层产生一种弯曲张裂,这些情况也能形成断层。不过这种断层释放的能量较小,引起的地震等级也小,本文只给大家说说岩层受到挤压时而产生的断层所引起的地震。
我们再回到原位上,虽然我们可以把地壳比作鸡蛋壳,但这种“鸡蛋壳”的质量对我们来说是非常非常巨大的。
一般地说,地壳的平均厚度是17公里,陆地上的地壳要厚一些,平均厚度大约有33公里,最厚的地方可达七八十公里,大洋下面的地壳一般要薄一些,薄的地方只有几公里。陆地上的地壳厚度一般是喜马拉雅山高度的好几倍。而且面积可达数千万平方公里。
这么大块的地壳彼此发生挤压碰撞,相互之间的作用力是相当大的,何况还有地幔运动的“助推力”。
当这种互相挤碰的压力足够大时,就会破坏地壳岩层某处的稳定性,
大家知道,两个固体相互撞击会引起震动,如敲钟,两个固体表面互相摩擦也会产生振动(如拉琴),如果两个固体在其接触表面都受到巨大的压力,那么相互错动时产生的震动幅度也越大(如你用力拉二胡,声音就大些)。
实际上,我国四川西部的构造地震大多是逆断层的下盘在瞬间突然抬升或滑移,(上下盘是地质学上对断层两侧的岩石整体的称谓),这种突然抬升,实际上是断层两侧的挤压力在瞬间克服了上下盘之间巨大的摩阻力,突然发生了断层两边岩层的相对错位,断层一边的岩层会突然升高并往前冲一点(逆冲),也可能在水平方向上左右突然滑动一些距离(称走滑)。
形象地说,这里断裂带的下盘是琴弓,上盘是琴弦,所发生的地震就是下盘狠狠地用力拉了一下上盘。因逆断层上下盘之间的挤压力十分巨大,在错动前已积蓄了大量的能量,下盘在克服摩阻力突然抬升时,在抬升或错动的一瞬间,造成一个相对的压力“凌空面”,岩层中积蓄的能量会突然释放并试图恢复弹性变形而再次互相撞击,这样周而复始,直至两边岩层的能量大部分被释放完,这种过程能产生巨大的震动,再经地壳这个固体“琴箱”放大后向四处扩散,因此距离震源较远的人们也能感受到这次地震。
就芦山、汶川地震来说,成都平原下面的地壳属于古岩体,比较厚,也就是地壳下部插入地幔比较深,根基比较牢固,另外它还有其东部等板块做依托后盾。所以,来自青藏高原巨大的地壳水平压力几乎“挤不动”它,因此这种推力和反推力在龙门山一线僵持着。
这就可怜了龙门山下部的那些岩层们,当龙门山一线的地壳岩石实在受不了这种挤压时,就发生了岩层破坏和断裂,这里的岩石刚度硬度都比较大,受挤压时能蓄积大量能量,所以被破坏时,能释放大量能量而易产生强震。
青藏高原的这种“霸道式”的压迫和成都平原“不屈不挠”的反抗,迫使龙门山一线的地壳发生了隆起,在经过一次次断层面逆冲错位的地震,龙门山断层的下盘一次又一次被“抬起”。再加上地壳岩层的塑性变形,就形成了如今高高的龙门山脉。
虽然即使一次震级高的地震,龙门山的断层下盘也只能被抬高数米,但根据地质调查,龙门山在漫长的地球历史中,就是这样不断地往高长的。若没有数千万年来因风化作用不断剥蚀着龙门山的高度,那么它如今几乎可与喜马拉雅山脉比肩齐高。
当然,当物体转动起来时,内部所有的分子都会受到一种离心力,液体状的物质稍受到外力,就会变形,对于地球来说,地幔受到的离心力与地球引力达到平衡时,就会相对稳定,所以,赤道的直径要比其它部位大一些。地球自转速度的微小变化,都会打破这种平衡,流体状的地幔每一微小的变化,都会对地壳产生巨大的影响。因此可看出,地幔对地壳的影响是十分巨大的。
青藏高原下部受到印度板块的锲入,被逐渐拱起。印度板块前端的渐灭面深深地嵌入青藏高原的下部的地幔里,并随着高温慢慢融化,温度升高,容重变小,体积增大,熔岩除了向周边蔓延外,还有一个巨大的托浮力,迫使青藏高原不断抬高,沉重的青藏高原压在柔软的地幔上,犹如一个巨人躺在一个水床上,除了自身重力外,势必要对周围的岩层产生巨大的近似水平方向的推力。
但青藏高原四周的地壳并不是流体,不能做流动性的退让,在青藏高原这种强大的挤压力下,其自身和周围的岩层除了塑性变形外,也会有弹性变形,这种变形就会蓄积强大的能量。如一个弹簧被压缩后能蓄积能量那样。
当某处岩层抗压强度小于这种压力时,就会破碎,抗剪强度小于这种不是绝对水平的压力的分力时,就会产生剪切破坏,当断层接触面的摩阻力小于这种压力的反向分力时,就会发生错动。
无论是哪种类型的破坏,岩层的这种稳定性在瞬间被破坏和失稳,都会发生积蓄在岩层中的巨大能量被突然释放而产生地壳震颤而引起地震。
【下篇】
有了前面的这些概念,我们便可以一步步地推下去,以便对构造性地震有更好的了解。
一:就目前的探索研究成果我们可以得知:构造地震的始作俑者是地壳下面地幔,因地幔是不稳定的高温高压岩石软流体,人类对其运动规律等还知之甚少。目前地质学上的理论,如板块漂移学说,海底扩张学说或者在这些理论上发展起来的板块构造学说,还有一些其它学说,都没有完全解释清楚这些漂浮在地幔上的板块运动动力起源和运动规律,只能解释某些表面的规律和现象。
但地幔成软流体状,流体状的物质就不能轻易将漂浮在上面的地壳稳固地固定在某处,地壳就容易运动,并且在不确定的原因里一直移动不停,即使前面有另一更大的地壳阻挡,也阻挡不住,有些死皮赖脸或不顾死活的性质。只是我们目前还不能很好地解释这种现象。
在这种有很大盲区的认知里,是人们至今还无法比较精确地解释和预报地震的最基本原因。内在原因不清楚,就无法对地震有更深刻的认识。目前人们只能依据地壳表面和地层浅部的一些变化状况做出地震发生趋势和当前状态的推测,也只能作出准确概率很小的临震预测。
二:发生在大陆上地壳中的构造地震,特别是震源深度在40公里以上的强烈地震,对人类的生命财产危害程度巨大。因为这些强烈地震震源一般发生在硬度和强度都比较的大的岩层中,这些岩层一般都不容易变形,在强大的压力下,岩层具备很强的弹性蓄能,具有强大的瞬间能量释放能力,这就会产生振幅很大的震动。那些震源深度在70公里以上,甚至在更深的地幔中发生的地震,因地幔处于流体状态,具有很大的能量吸附缓冲作用,即使震级很高,对地壳表面影响也较小,这种地震目前连地震学家都知之甚少,我们只知道有这么回事就行了。
三:我们目前已知:地球上的地壳分为六大块,其中已知对我国四川西部影响最大的是印度板块对亚欧板块的锲入。印度板块这种锲而不舍地进取精神,宁肯冒着深深钻入亚欧板块的下部而进入深部地幔中不断地被“融化”的风险,也奋不顾身地勇往直“下”,将青藏高原缓缓抬升。但到目前为止,印度板块这种“犟劲”的机理我们还不是十分清楚,虽有多种理论解释,但都有一些不能自圆其说的缺陷。
四:青藏高原已被印度板块从下部的不断锲入,被抬升到了世界屋脊的高度。青藏高原庞大的身躯受来自重力(地球引力),印度板块的推力和地幔的热对流力等综合作用,必然要把自己力量像周围扩散。这就有些像一个巨人躺在一张大水床上,水袋里面的水受到挤压就要变成承压水向四周扩散来传递压力,从而对其周围的物质形成强大压(挤)力。
但青藏高原四周的地壳物质都是固体岩石,青藏高原这种挤压力要迫使周围的地壳后退,但如果碰到比较根深蒂固的地壳(如成都平原,虽海拔不高,但地壳较厚,深深地插入地幔,况且还有后援支撑。),这就在其交锋面上产生了强大的岩层应力。
五:当这种岩层中的地层应力累积到足够大时,就会在某处较薄弱的面上产生韧性破坏甚至脆性破坏而释放大量能量,从而在岩层中形成巨大断层(这种情况下形成的主断层多为逆断层)。断层形成后还会继续受到来自青藏高原的强大挤压力,当断层结合面上的摩阻力再次小于受到的挤压力的逆向分力时,断层会继续突然错动而再次产生地震。
六,在一次次的地震中,这种挤压形成的逆断层的下盘被一点点抬起,从而在断层处附近逐渐形成山脉(当今的龙门山脉就是这样形成的)。甚至下盘的老岩层跑到了上盘新岩层的上部,极端情况下,这种下盘的抬升和推进,会使断层附近的破碎体被随后跟进而来的岩体推得翻个底朝天(新岩层在下部,老岩层在上部)。
七,当一次地震发生后,由于岩层积蓄的大量能量在瞬间得以释放,会使断层附近的地层应力大为衰减。但青藏高原不会就此罢手,这种断层处还会受到持续的挤压,地层应力还会继续逐渐增大,直至下一次地震得到释放,从而这里便形成有一定周期性的地震。
具体地说,不管近期已发生过汶川和雅安强烈地震,龙门山断裂还将会受到青藏高原的强大压力,因为印度板块还在不断锲入,青藏高原还在隆起,还会继续对成都方向一侧的上盘产生巨大压力。
八,地层的能量释放,累积,再释放会有一定的时间间隔,至于龙门山强烈地震周期间隔时间有多长?一些学者根据地质调查和统计学认为应当在3000年到4000年左右,但这仅是一个较为平均的统计概念。
这就犹如气象学上所说的百年一遇的洪水一样,它只是个统计学概念,并不是说每一百年必须遇到一次,有可能在一百年里你一次都遇不到,有可能在一百年里遇到两三次,它只是在一段很长时间里统计的平均值。
这种情况可以用那群观看阅兵式的人群做例子:假定这群人有一千个人,里面只有十个富翁。如果你能把他们随意等分成十群人,即每群有一百个人。那么,概率大的情况就是:有的人群中可能一个富翁都没有,有的人群里可能有好几个,但统计平均下来,富翁就是百分之一。但如果你已知道哪个人是富翁,就能真正准确地进行分配。
目前我们对地幔影响和一些其它因素影响地震还不能采集到足够的数据,只能做出统计学上的推断,就是这个道理。
九:人们现在可以比较精确的测出地壳水平移动或垂直升降的速率。但还测不出精确的地幔热对流对地壳的托举力和其它影响力,只能通过固体地壳的移动来推测。
有学者认为:印度板块不断地向亚欧板块下部强行锲入,下沉到地幔中的岩石会被高温不断融化,从而发生物理和化学结构上的变化,在流体中,变轻的物质会上浮,就造成了一种强大的托举力,从而抵消了一部分龙山大断层下盘与上盘之间的摩阻力。这样便会增加地震的发生频率,也就是使地震间隔周期缩短。
十:龙门山断裂下部多为硬度和强度都比较大的岩层,这种岩石的受压后塑性变形量较小,具有很强的弹性蓄能和起震动能,所以其在长期大应力的作用下,容易引起强震。这种承受强大挤压力断层里发生的强震还有一个特点,就是还会伴生一些级别较高的余震,会大大增加地震的二次破坏性。
直观一点的说,一条很长的断层在稳定期时是由这条断层的各个“点”共同来分担承受挤压力的,但由于岩性的物理性质差异和受力状况不同,岩层破坏或错动的部位所分担的应力大小和方向是不同的。
如用压力机同时压两个同样大小的核桃,一个核桃皮很厚,耐压强度大;一个核桃皮很薄,耐压强度小。当压力增大到能把薄皮核桃压碎时,但薄皮核桃没碎,为什么?因为还有厚皮核桃在旁边替它“扛着顶着”,当压力增大到厚皮核桃顶不住突然破碎时,那么此时的薄皮核桃也会跟着一起破碎了,这就是先强震后弱震的基本道理。
但有时候,当断层受力达到临震点时,某个小部位首先支撑不住了,(如在两个核桃之间再立起一根等高且很细的硬木棍),若这根细木棍首先遭到破坏,那么便破坏了整个三个点的受力平衡,本来受到的临界压力是由两个核桃和细木棍共同分担的,细木棍虽只分担了总压力的一点点,但就差那么一点力,“厚皮核桃”便就坚持不住了,发生了破坏,这就是先小震后大震的道理。
实际当中,断层中的岩层受力状况不只是受到单向的压力,还有其它方向上的力,如果这些力在临震点前是平衡的,一旦附近有某处发生破坏,便破坏了整个断层的整体平衡,从而产生一系列地震,首先发生的地震的振幅晃动也会给后面的地震产生起到推波助澜作用,只有等到断层的各部位都稳定了,开始下一轮的“顶撞”,余震才会渐渐平息,这个时间一般需要几个月甚至数年。
十一:根据新发展的“震电学说”:因为地幔是流体,流体在运动中就容易产生大量电荷聚集,当电荷累积到一定量级后,就会在地幔中产生地下雷暴而释放大量能量,从而引起地壳震动而产生地震,或者这种雷暴效应触发了地壳中还未达到临界点,本来不该现在爆发的地震。如果这种学说成立,那么更增加了地震预报的难度,因为我们对此知之更少。但地震前震中附近电磁场的骤变,为这种理论提供了佐证。另外,还有一些其它理论(如地幔核爆等),这里就不多说了。
十二:有人会说:地幔是造成地震的罪魁祸首,那么地幔如果是固体就好了。这个想法虽不错,但你可知道,如果软流体的地幔变成固体岩石,就需要大大降低温度。
我们地球的表面温度除了太阳的射线供热外,地幔是一个重要的“锅炉”热源,如果没有炽热地幔对地壳的“烘烤”,那么我们将处于极寒世界,生物将不复存在。真到那时,我们的热心都能被“冻硬”变成石头。
高温地幔流体的存在,是我们生存的一个基本要素。尽管它让地壳漂浮在上面处于不稳定状态,并使地壳能比较轻松的平移或升降。在这种过程中产生地震这一自然现象,我们应该抱着一种平和的心态去理解。
当然,我们还可以再推论下去,但我怕文章太长没人看。
总体来说,人们目前只对地震有一个基本的初步认识和了解,还未建立起来完整的理论。对于那些破坏性极大的构造地震,只能根据一些动物对声电磁场变化的敏感程度和地层的一些表面异常情况(地下水的变化,地下放射性气体的异常溢出,地层应力变化等)以及临震前用仪器测出的声电磁的物理变化情况做出综合判断,而且往往判断不准。
编个冷笑话:某领导问地震专家:你是权威,你说咱们脚下这条断裂带何时能地震?地震专家:一万年以内,概率是99%,一千年以内,概率是50%,一百年以内,概率是20%,十年以内,概率是5%,一年以内,概率大约是1%。领导:1%?照这么说我们这里近期不可能发生地震?专家:不一定,只是概率小。领导:你能保证我们这里近期不会发生地震吗?专家:不能。领导:为什么?我要对人民生命财产负责!专家:我只能对我的话和对您负责。领导:你真是哥们!是哥们就说心里话,近期到底有没有地震?专家:我就是说有,您敢对公众公布吗?即使你敢,我还怕到时真没有,您还能当领导吗?
这个笑话间接说明了当前地震工作者和决策者所面临的一种尴尬状况。
实际上,在当前的科学技术和财力等条件下,我们无法获得完整真实有效的数据和依据,还未建立起完全令人信服的理论。无法像天气预报那样,对大气层已有了深刻的认识和随时随地的全方位监测。目前的地震预报,就有些类似“打赌”的性质,这种带有赌博性质的地震预报,会使决策者处于一个很尴尬或很为难的境地。
所以,我们目前对构造地震只能处于“防御”状态。但只要我们积极做好防御准备,就能在很大程度上最大地减小生命和财产损失。
例如,我们知道:地震震级是按一次地震释放的总能量来划分的;地震烈度是按距震源某处所受到地震的破坏程度来划分的。
地震直接危害生命财产的最大危害要素,实际上是固体地壳表面抖动的振幅和频率,地层振幅越大,频率越高,时间越长,对人类的建筑物或山体的破坏程度就越大,地震烈度的划分是建立在此基础上的。
但对地震振幅产生的危害,我们已有各种办法解决。
例如:目前的统计中,地震直接危及生命财产的最大之处,就是人类被自己所建的各种不抗震的建筑物在地震中垮塌所造成的。社会发展到今天,我们已完全有能力解决这些问题,对于建筑物由地震波造成的损坏坍塌问题,我们已能精确地计算出来和模拟出来,解决地震中建筑物不倒不塌的问题,对于我们来说已是小菜一碟。
另外,在地震活动带上,我们应该不建或尽量少建人类聚集区。特别是在当前我国快速城镇化的进程里,应特别注意这一点。应逐步减少生活在地震活动带上的常驻人口。
当然了,还有道路选线,水库选址和应对地震次生灾害等诸多问题,这些对于我们来说,已都不是很难的事情,这里就不一一多说了。
至于有人害怕地震时掉进地裂缝里或者被岩层错位爆炸似地抛出的石块砸伤的问题。这些都是概率极低的事件,几率可以与天上落下陨石砸到人一样小,大可不必因此而忧心忡忡。
总之,构造地震是能造成巨大破坏的一种自然现象,我们每个人多少要懂得一些其中道理。知道的人多了,就会有一种潜移默化的防范心理和理解心理。
比如一位农民工辛辛苦苦地在外打工多年,挣了一点钱回到了在地震多发带上的家乡盖房子。那么他在知道了这些地震的道理后,就不愿为了再省点钱而不建框架式的结构了。因为多建几根混凝土立柱与混凝土圈梁连起来毕竟还是抗震安全性要增大很多。另外把房顶打得那么厚那么重,也没有必要,因为省钱的隔热保暖的新工艺已有很多。那些有经验的结构工程师们也能给他们设计出既经济又抗震的房屋。
总之,地震,目前对我们来说并不可怕。可怕的是人们往往出于对地震的恐惧,自己吓自己(如地震谣言的散播等)。
更可怕的是有些人始终存在侥幸心理,任由人们随意建造一些不抗震的建筑。至于因贫穷问题而不能在建筑中增加抗震结构等问题,有关部门应该予以极大重视,采取一定补贴措施,钱要用在刀刃上。另外,在人类聚集区,要充分重视本地的地质状况,在地震活动带上,不要只为了增加gtp或城镇化而使城镇盲目扩张。还有许多地震灾害防范措施,就不一一多说了。
我不是地震专业人士,文中定有一些不妥之处,还望读者多加指点。
注:本文是我对一些网友近来不断询问地震原因,地震预报等问题的的回答汇总。
为了解释的通俗一点,文中我尽量少用专业术语,必要的一些地质专业的术语也未作解释,如正断层、逆断层、上盘与下盘,左旋,右旋构造、造山运动、地幔对流等,有兴趣的读者可在网上自查,图文均有。
-全文完-
▷ 进入西郊的文集继续阅读喔!