作者:黄永明 来源:南方周末 发布时间:2012-6-8 16:52:00
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南方周末:唐山4.8级地震意味着什么
 
对于这次不大不小的地震,专家之间存在着明显的分歧。有人判断它是1976年唐山大地震的余震,有人将它与2011年的日本大地震联系起来,还有人认为这是“老凶手重新作案”,是局部断裂的重新激活。
 
最近,在唐山市发生的一次4.8级地震引起了广泛关注。这一不大不小的地震究竟意味着什么?它与36年前那次惨绝人寰的唐山大地震有着怎样的联系呢?这个问题不仅令民众感到疑惑,就是在专家之间也存在着明显的分歧。有人判断这次地震是1976年唐山大地震的余震,有人认为这是局部断裂的重新激活,还有人将其与2011年的日本大地震联系起来。
 
2012年5月28日上午,河北省唐山市市辖区、滦县交界处发生了4.8级地震,距离震中180千米的北京亦震感明显。中国地震台网中心预报部主任刘杰表示,这属于1976年唐山大地震的余震。一些地震专家随后对这一说法表示了支持。但这一违反直觉的解释却让许多网民感到不解,有人因此讥讽道,“还不如说现在的地震都是几百万年或者几亿年前的余震呢”。
 
日本大地震牵动中国
 
中国地震局地质研究所马瑾院士对此次“余震”也颇感好奇,她在地震发生后画了几张图,分别显示出唐山、海城和邢台老震区的震级-时间序列。从图上可以看出,三地的余震呈现逐渐变小变少的趋势。
 
“地壳上有很多断层,其中一些被定为活断层,也就是说这些断层经过年龄测定,发现它们在最近几万年以来还活动过。在这些断层中一些断层在我们的记忆中发生过强震,特别是近100年来发生过强震的地方,我们称之为老震区,例如唐山、海城、邢台都是在近50年内发生过强烈地震的地方。如果说断层和活断层是地壳上的伤疤,这些老震区就是地壳上的新伤口。”马瑾对南方周末记者表示。
 
“如果不被触动,伤口会逐渐愈合,慢慢长好。那里的余震也会逐渐变小,变少。唐山震区、海城震区以及邢台震区的地震震级愈来愈小,地震次数也逐渐变少。从这个意义上,说这次地震是唐山的余震也未尝不可。”马瑾说。
 
但是,她认为这次地震并不是孤立的,而可能与2011年3月发生的东日本大地震存在关联。早在东日本大地震发生时,中国地震局就监测到了中国东北黑龙江地区的断层变形和应力调整。2012年2月2日,海城老震区辽宁盖州发生了4.5级地震,这表明应力场调整逐步扩大到了辽宁。进而,2012年5月28日,唐山又发生4.8级地震,“初步认为,这是应力场进一步调整的结果,需要进一步的深入研究。”
 
在马瑾看来,日本地震的发生,牵动中国东部一些老震区依次发生应力调整,余震起伏。正如前面所述,老震区是地壳的破损部位,在外部应力调整中最容易错动,释放能量。
 
假如一些构造部位在应力调整中应力增强而没有及时释放,就可能孕育更大的地震。“因此这些余震起伏说明区域应力水平有所提高,但是发生强震的条件还没有达到。”她说。
 
余震可以持续很久
 
余震可以持续36年吗?在一些地震学家看来,这是有可能的。不但可以持续36年,甚至可以持续更长的时间,譬如数百年。
 
这一观点看似违反直觉,令人难以置信,却不是没有理论依据的。
 
“根据我们在论文中的分析,可以说唐山的余震会持续数百年。”美国西北大学地球与行星科学系教授塞斯·斯坦恩(Seth Stein)对南方周末记者说,“虽然乍看之下令人惊讶,但值得注意的是,美国在1950年代发生的地震直到今天还有余震。”
 
斯坦恩与同事2009年在著名的《自然》杂志上发表了一篇论文。该论文认为,近年来在密苏里州新马德里发生的多数小地震只是1811年底至1812年2月之间3次大地震的余震。
 
这意味着,对于一些大地震,余震持续的时间比通常认为的可能要长许多。
 
斯坦恩的论文发表后,受到了国际地震学界的重视。在唐山发生4.8级地震后,这篇论文也被中国科学家屡屡提及。例如中国地震台网中心预报部副主任蒋海昆就提到,这篇文章说明发生在板块边界上的地震,其余震衰减比较快,而发生在板块内部的地震衰减比较慢,可能持续数百年。
 
“我们研究结果的重要之处在于告诉人们,地震持续发生并不值得惊讶——它们很可能是余震,它们的震级也会低于主震1级以上。”斯坦恩解释说,就唐山地震来说,这意味着余震不会高于6.6级。“这些余震很可能并不代表大地震快来了。”
 
“话虽这么说,依我们对地震物理的了解程度,我们仍然无法肯定地说另一个7级地震不会发生,但我们可以说,与余震持续的可能性相比,这种可能性要小得多。”斯坦恩继续说。
 
“以往在分析地震灾害的评估中,认为地震活动性高的地方地震灾害高。斯坦恩等人在他们的文章中强调了应该区别哪些是以往强震的余震,哪些是新产生的地震。我认为他们强调的这一点十分重要。”马瑾院士评论说。
 
“原有的评估方法高估了前者的危险性,低估了小震不多、可能积累了较大应力的地区。”马瑾指出。
 
马瑾认为,老震区的地震活动是识别区域应力起伏的窗口。“一般构造部位的应力变化不以地震形式表现,而利用老震区的地震窗口,我们可以方便地看到区域应力的起伏。”她说。
 
断层的重新活动
 
加拿大蒙特利尔工学院地质学教授嵇少丞注意到,对于唐山4.8级地震是否为余震,即便是同一个单位的专家,看法也是截然不同的:中国地震台网中心的蒋海昆说,这次唐山地震就是1976年唐山大地震的余震,希望市民不必恐慌。同为该中心研究员的孙士鋐则表示,将相隔36年之久的两次地震联系起来,把后者称为前者的余震是不妥当的。
 
嵇少丞本人倾向于认为,这是“老凶手重新作案”,“那条造成1976年唐山地震的断裂在其东北方向重新活动”。
 
目前,科学家在辨别一次地震是否为以前某次地震的余震时,常用一个经验性的Omori公式,来判断目前地震频度是否恢复到主震之前相当长时段的正常水平。这种“正常水平”被称为“背景频度”。
 
“在世界上主要板块的边界,经常发生地震,地震复发周期短,前后两次地震之间的背景频度较高,容易估算出来,代进Omori经验公式后得出的余震的持续时间一般不到10年。但是,这样的方法硬搬到成分复杂、历史复杂、构造复杂、地热结构各异的大陆就有问题了。”嵇少丞在最新的一篇博客中写道。而唐山正是位于大陆区的华北平原地震带上。
 
斯坦恩等人所给出的经验公式显示,余震的持续时间和断裂带的滑移速率成反比。“他们认为,唐山断裂带的位移速率是每年2毫米,那么余震的持续时间就是157年,主震过去才36年,离余震结束的157年还早着呢。”嵇少丞归纳说。
 
但他认为这种计算并不可靠。人们用GPS测量滑移速率,但是,这种结果“一不能代表地下十几公里震源深度的岩石的位移速率……二不能代表地震复发周期内平均的位移速率”。嵇少丞指出在这方面是有惨痛教训的。汶川地震之前,有人依据GPS数据说横跨龙门位移速率小于每年1-2毫米,因此不可能发生地震,从而把龙门山从四川地震防范重点的名单上剔除。
 
嵇少丞从地震地质学的角度指出,“一个地区余震的持续时间取决于主震后断裂带岩石力学性质的恢复”,“唐山地震的震源深度为16公里,在这么大深度上,压力高达400多MPa,主震瞬间在岩石中形成的破裂空隙是无法持久的,很快就会被假熔岩、压溶-沉淀矿物胶结,岩石剪切强度和渗透率用不了几年就会基本恢复。但是,近地表几公里的浅部地壳,断裂带岩石的强度和渗透率恢复一般较慢”。他认为,从地质角度讲,那些震源深度十几公里的地震不可能是三十多年前地震的余震,而是断裂的局部活化,即重新活动。
 
“无论从理论上,还是实际效果上,都没有必要把相隔36年之久的两次地震联系起来。”嵇少丞坚持这种观点。他同时指出,这并不一定表示在不久的将来会发生强震。
 
 
 
 
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