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雅安地震是否为汶川余震存争议

行业上下游中国仪表网2013年04月27日 16:33人气:18562

  从雅安地震发生的那一刻起,各种媒体上有关地震成因的推测、分析、判断甚至争议就非常热烈。4月22日下午,中国地质科学院召开雅安地震院士专家研讨会,从地质学的角度也对雅安地震的发震机制进行了分析和研讨。希望,他们的思索能够为人们带来一些启示。
  
  1.地震2小时后,地质科学家到达震中,判断为逆冲断裂
  
  中国地质科学院的专家应该是最先进入震区的科学工作者。
  
  4月20日8时2分,四川省雅安市芦山县发生7.0级强震,得知讯息,正在四川工作的大陆构造与动力学国家重点实验室李海兵研究团队的4名成员:司家亮、云锟、张佳佳、王焕,立即从成都奔赴雅安芦山。仅仅两个小时后——10点钟,他们就从地震现场向位于北京的实验室发回了照片。
  
  照片可清晰地看到地震造成的破坏,乱石满地、房屋倒塌、道路损毁。当然,科学工作者的第一反应还是尽力搜集地震破裂造成的地表显示,寻找能够反映这次地震原因的蛛丝马迹。
  
  据前方调查的信息,此次地震的发震断裂为天全—大川逆冲断裂,为龙门山山前断裂——“安县/灌县断裂”的南段,位于宝兴和雅安之间。安县/灌县断裂的中段曾在汶川大地震时发生80公里的破裂。
  
  4月20日下午,李海兵研究员与司家亮等人在雅安地震重灾区芦山双石镇集结,组成科考队沿天全—大川逆冲断裂行进。据观察,地表未发现明显的破裂,但有大量地震喷沙和冒水现象。此时已经到了晚上,他们决定,第二日再奔赴宝兴,因为逆冲断裂上盘的破环性可能更大,能够观测到的科学现象也会更多。但问题是,当时同为地震重灾区的宝兴堪称“孤岛”——由于地震造成的山体崩塌十分严重,大量巨石滚落导致交通中断,车辆无法通行。
  
  等待救援人员打通道路?
  
  心情急切的李海兵决定徒步赶去宝兴,尽管两地相距约40公里。
  
  21日早上8点,他们从芦山出发,经灵关,步行10多个小时赶到了宝兴县城。虽然此时已是晚上7点,但李海兵等人还是冒着余震穿行在宝兴县城查看灾情。大家的感觉是:尽管芦山至宝兴县城沿途的山体滑坡十分严重,但宝兴县城内建筑物破坏程度并不严重。
  
  就在同一天下午2点,中国地质科学院由副院长董树文带队的野外科学考察组也赶到了成都,随后,他们分为三个组分头工作。按计划,他们将对灾区的灾后重建选址进行相关地壳稳定性评估工作,同时对重要活动断裂进行考察,特别是将监控并高度关注新的地应力异常。
  
  22日上午,科考队与国土资源部在雅安市的前线指挥部会合,并研讨了下一步工作。中午12点,董树文带领的第一组继续从雅安经芦山前往双石镇。考察发现双石镇地表破裂现象不明显,但有比较集中的串珠状沙冒现象,与房屋的挤压破裂方向基本一致,方向大约北东40°;在双石镇中心人民医院后方桥头,房屋全部损毁,房基水平右行错动2~3厘米,未垮塌的房屋墙壁上均出现两组张性的X节理,钝角方向对着垂向;再往东南方向走,直到双河村林峡组,沿途一直有沙冒现象,且多为黑沙,初步判断为深部煤系地层所致。
  
  与此同时,由地质力学所张岳桥研究员带队的第二组从成都出发,经邛崃市、大川镇和太平镇一线到双石镇,沿途进行了震区地面破坏情况考察工作。初步结果表明:邛崃至大川间未发现地面有明显破坏,从大川附近开始出现建筑物破坏情况;大川至太平一线,沿途可见少量滑坡和崩塌,并有水泥路面破坏与变形现象,显示出较明显的近东西向挤压变形特点;在太平乡,建筑物破坏增多,常见无框架支撑的单层砖房倒塌现象,同时,土石路面出现裂缝和路基局部垮塌现象,并有平行北东向沟谷方向的小型张裂缝发育,但未见明显的同震地表破裂标志。从太平镇至双石镇,房屋破坏情况有进一步加重趋势,并在双石镇观察到水泥桥梁发生近东西向挤压变形破坏和地裂缝发育。
  
  由地质力学研究所副所长侯春堂带队的第三组则直接从雅安赶往芦山前线指挥部,参加了15时国土资源部抗震救灾远程会商视频会。
  
  晚上,地科院运送仪器的车队从北京赶到了灾区与调查组会合。
  
  2.从地质角度分析,雅安地震与汶川地震存在关联
  
  地科院身处北京的地质专家们,热切期盼着同事们从前方传来的一切信息。同时,他们也在紧张地研究着有关雅安地震的一系列科学问题。
  
  4月22日下午,中国地质科学院召开雅安地震院士专家研讨会。十余位与地壳稳定性研究相关的院士专家围坐在一起,高悬的大屏幕上显示的是一道从东北向西南斜劈在地壳上的巨大裂痕——这次地震、也是汶川地震的祸首——龙门山断裂带。
  
  龙门山断裂带位于青藏高原东缘,与四川盆地相交,长约500公里,宽达70公里,由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂、龙门山主中央断裂、龙门山主边界断裂。这里也是地震多发区。
  
  在一幅《汶川地震及其余震分布图》上,密密麻麻的红点堆积在龙门山断裂带的北部和中部——汶川地震后不到一个月时间里,这里发生的余震次数就超过了万次。专家介绍说,5年前,由于汶川地震释放的能量巨大,龙门山断裂带北部中部近300公里的地方都发生了破裂,但是西南段的约100公里却没有破裂。
  
  这次破裂的恰好是当年比较稳定的地段。
  
  专家们根据现有资料初步判断,雅安地震与汶川地震的发生机理很相近,但汶川地震西南段以逆冲为主、东北端为右旋走滑断裂,雅安地震则为逆冲断裂。由于震级的差异,汶川地震的持续时间约90秒,雅安地震的持续时间约27秒,当然,两者的地表显示也差异较大。
  
  国家地震局拥有我国地震研究的主要科技力量,院士专家们对他们的观点十分重视。恰好当天上午,地科院的多位专家参加了国家地震局组织的一次紧急会商会,并带回了一些地震专家对雅安地震的解读。
  
  中国科学院院士、中国著名地球物理学家陈运泰认为,从震源位置、机制和震级大小看,雅安芦山地震是汶川地震强余震,是汶川地震破裂向西南方向的发展。而且,他5年前曾在一份政府内参中特别提到汶川西南100公里左右的宝兴一带可能发生七级左右强余震。
  
  雅安地震发生后,陈运泰院士研究团队根据现有数据资料对这次地震的破裂过程做了动力学模拟,推测的结论是:雅安地震破裂沿走向30公里,沿断裂层面40公里,最大错距离为1.6米,由于地震能量靠近地表基本消耗完毕,因而地表不会产生明显的同震破裂。
  
  这样的推测与地科院地质科学家在现场的观测情况基本一致,不过专家们也提出,由于地震现场科考的许多信息还没有充分采集和传递,判断模型与实际情况的吻合程度还需要更多的时间以便获得较多的详细的一手资料。
  
  现在地震科学界对于雅安地震是否为汶川余震的争议比较突出。对于陈运泰院士的观点,也有一些人持反对意见。理由主要为:两次地震之间的时间间隔较长,且这次地震与汶川地震的余震区有一定距离,两地之间有个中间段是没有地震的。
  
  据地震专家的判断,在这两次发震断裂的中间存在着一个地震障碍体。
  
  地科院的院士专家对此也进行了讨论。有专家提出,汶川大地震的方向是从汶川向东北方向展开,主要沿龙门山断裂带中央断裂的中—北段以及前山断裂的中段展布,而芦山地震则位于龙门山断裂带南端,在靠东侧的另一条断裂带上,是不是可以考虑雅安地震是龙门山断裂带上一次新的主震。
  
  院士专家们认为,是否为余震可能需要进一步的研究,但有一点是肯定的,两次地震在地质上具有明显的相关性,受力条件、孕育过程非常相似。他们还特别提出,研究地震的一大关键是对地震构造背景的准确认知,应该把活断层特别是发震的是哪条断裂搞清楚,要把地块是如何运动的搞清楚,最好建立地质模型。
  
  3.地应力监测数据,能够在一定程度上反映地震孕育发展
  
  说起地震研究,许多人都会想起一个名词——地应力。
  
  地质力学认为,地壳内的应力活动是使地壳克服阻力﹑不断运动发展的原因;地壳各处发生的一切形变,如褶皱、断裂等都是地应力作用的结果。
  
  我们从过往专家对龙门山断裂带地震多发的解释中很容易就能找到地应力的“影子”:青藏高原以每年10~15毫米的速度向东流动,在龙门山一带受到坚硬的四川地块的阻挡,积聚了大量的构造应力,形成了断层。该断层在不断受到青藏高原挤压的情况下,成为逆冲运动的多发区,因而易于发生地震。
  
  地应力监测首次与地震联系起来应该是在2001年。2001年11月14日昆仑山发生8.1级地震,当时正在昆仑山活动断裂带中段西大滩附近进行两个测点地应力监测的中国地质科学院地质力学研究所廖椿庭研究员,获得了一组珍贵的震前震后地应力数据。数据显示,昆仑山大地震前后断裂附近地应力大小和方向均发生较大变化,震前地应力高度集中,而震后地应力大小降低约2/3。
  
  从此,地应力监测走上了地震监测和研究的舞台。
  
  现在,人们普遍认为:地震的过程也是地应力释放的过程。正是根据这样的思路,许多人认为汶川特大地震应该已经把龙门山断裂带积蓄的能量释放得差不多了,并推测汶川地震后四川百年内都不会再有强震。
  
  其实这样的推测与地质工作者的地应力监测结果恰恰相反。
  
  据参会的廖椿庭介绍,他曾在几年前进行一个名为“龙门山地质构造断裂带及其与汶川蕴震动力条件分析”的课题时,选择了三个点作为地应力测量点:一个在鲜水河断裂与龙门山断裂交界处的康定,一个在发震的映秀,还有一个就在宝兴县城。然而,测出的结果让廖椿庭都大感意外——原本估计最不稳定的康定测点,地应力值最低,而应该“平稳”的宝兴测点,最大水平主应力值却最高。当时,廖椿庭研究团队曾在科研报告中对这一现象进行了描述,并建议继续关注。随后,地质力学所在雅安宝兴建立了长期地应力实时监测台站。
  
  那么,我们在雅安的地应力监测台站是否记录下了雅安芦山地震的信息?
  
  据专家介绍,雅安地震发震前不久监测曲线显示出跳跃,这引起了监测人员的注意,随即他们进行了跟踪分析,遗憾的是,由于缺乏确切的实例参考,综合分析尚未完成就发生了雅安地震。地震导致断电,数据也一度中断。但震后搜集的数据显示,发震时有两个方向的地应力值大幅增加。
  
  院士专家们研究了来自宝兴等处的地应力应变监测台站的实时监测数据,认为地应力测量数据在一定程度上反映出地震的发生和发展,这一点非常重要,但现在的问题是:一是,许多重要的数据还没能上升为科学的认识和规律,还需要加强资料分析和综合研究;二是,当前已有的各个台站的监测资料还比较分散,数据的共享和集成还很薄弱;三是,由于地应力监测工作与其他地震监测手段还没能密切结合,发挥的作用还十分有限。
  
  4.数值精确预报地震需要多部门多学科的通力合作
  
  地震预报是地震研究一个重要内容,更是一个人类期待解决的目标。
  
  就在雅安地震的前几日,深部探测技术与实验研究专项“岩石圈三维结构与动力学数值模拟”项目负责人、中科院院士石耀霖在深部专项成果交流会上,谈到了地震预报的问题。当时他说,地震预报也应该像气象预报那样,从基于前兆的经验预报逐渐转变为基于物理机制的数值预报,而其中的关键物理量就是——应力。
  
  地震发生后不久,他又很快发表了自己对雅安芦山地震的一些认识。
  
  他谈到,汶川地震强烈,断裂带长达近300公里,几乎整个龙门山断裂带都发生了破裂,但是西南段却有约100公里没有破裂。于是很多人都提出疑问:这一段落会破裂吗?破裂规模会有多大?什么时候破裂?
  
  他引用了地质力学研究所秦向辉等人的观测结果:“对比分析2003、2008和2010年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料,初步揭示汶川地震后断裂西南段现今地应力环境与地震危险性。研究结果表明:龙门山断裂西南段,尤其是康定地区,地震后仍然积累有较高的地应力,震后应力调整以积累为主;龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值,断裂活动进入临界状态,未来具有发生逆断层活动的可能性;结合地应力测量结果、地震地质等资料认为,龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性,值得重点关注和研究。”
  
  显然,地应力监测显示,西南端一段没有地震破裂,但这一段落也是主应力积累率最高的部位之一。而且,汶川地震的发生,使从映秀西南到雅安这一段的龙门山断层发生类似机制的逆掩断层的地震危险增加。
  
  然而问题是,对于地震什么时候会发生,现有资料还难以回答,因为只有少量不深的钻孔应力测量资料,我们在数值预报探讨中还无法在雅安芦山地震前作出确切的预报。至少我们应该能回答另外两个问题:该段落现今地应力的绝对值究竟是多少?是否已经临近了岩石的强度?
  
  石耀霖院士说,雅安接近7级地震的发生,对于我们来说,不是什么意外的事情。但是,在没有地壳深部(10-20公里)基于观测应力(包含孔隙流体压力)的实测资料、断层强度的资料的情况下,我们仍然没有充分的定量的力学根据判断地震发生的时间——几年?几十年?几百年?就这两天见到的余震目录资料,目前的雅安芦山地震似乎还没有释放出这100公里断裂带内积蓄的能量,但是下一次接近7级地震发生在何时,尚缺乏资料作出估计。
  
  最后他谈到,作为数值地震预报的探讨,目前还不在于我们是否做了预报,更重要的是预报的根据。其中,地应力绝对值的测量和相对变化的可靠测量,具有非常重要的意义。
  
  这是一位地球物理学家对地应力的认识。
  
  参加本次雅安地震院士专家研讨会的三位院士同样对地应力研究颇为推崇,他们认为:地质学家在地震观测和预报方面具有自身的特点,特别是采用地应力测量的手段对地质体进行监测,但地应力只是地震研究中诸多方法中的一项,加强是一方面,但更重要的还是要与其他手段相结合,这需要我们的科学界打破部门界线、学科界线,通力合作。
  
  面对地震后令人心痛的雅安,面对电视中无数双饱含痛楚和期待的眼睛,我们衷心地希望,有一天人类能攻克地震预报的难关,让人们远离地震的魔影。
(本文来源:中国国土资源报转载请注明出处
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