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策劃:人民網科技頻道 編輯:趙竹青  

導語:


  地球是人類的母親,人類世世代代在地球上面耕耘、繁衍生息,而地球又為人類提供了--並還在不斷地提供著一切物質財富的"寶庫"。

  同時,地球也是讓人類恐懼的地震和火山等自然災害的策源地。512汶川8.0級特大地震造成了巨大的人員傷亡、財產損失。

  目前,科學家們通過地球物理學來進行地震預報和震后研究。

  探索地震的成因,有助於了解地震的活動規律,了解我們地球母親的“內心世界”。

  那麼,這次讓所有人措手不及的汶川地震,究竟因何而爆發?


  汶川大地震爆發的地質背景
 

  中國處在全球兩大地震帶之間

  中國地處世界上兩個最大地震集中發生地帶──環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間,受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓,地震斷裂帶十分 活躍。

  我國是世界上多地震的國家,也是蒙受地震災害最為深重的國家之一。
 

中國地處世界上兩個最大地震集中發生地帶

中國地震多發帶分布圖


  板塊運動造成汶川地震

  汶川大地震發生龍門山,也就是說它發生在歐亞大陸和印度次大陸共同作用下的地震帶,存在三種力量的作用。在這裡有幾個斷裂:龍門山大斷點、龍門山后斷裂、龍門山主斷裂、龍門山邊緣斷裂,這幾條斷裂帶構成這次汶川特大地震和達6000、7000次余震的禍根。

  由於青藏高原它的南部板塊不斷向南部推移,這些物質就向下流動,一股是向東南方向,一股是向東方向,最后在龍門山斷裂帶這個部位發生了這一次地震。
 


  這一次地震震中位置向東北方向傳播是300公裡,它的能量輻射可以達到6000公裡左右,破裂長度達到300公裡,而破裂的速率是3.1公裡每秒。從InSAR圖像上可以看到沿著這樣一條斷裂,它的變形以一個中心向四周擴展,因此影響了成都,影響了綿陽以及周圍一圈地帶都遭到了強烈的破壞。

  龍門山的位置,剛好是在四川盆地邊緣。 從"龍門山斷裂帶構造位置圖"上可以看出,龍門山在這個地方,形成一個Y字型,四川、雲南的西部,而汶川地震就發生在這個Y字型的交點。由於印度洋板塊不斷向西推進,迫使青藏高原的物質向東和向東南運移,而四川盆地正是一塊剛體,阻隔著物質的東流。汶川地震就處在Y字型的腹地。這一條龍門山大斷裂在歷史上也是地震頻頻發生的地方,在龍門山地震剛好是地殼強烈變化的地帶,這裡是幾條斷裂帶相交的部分,所以非常復雜。
 

  汶川地震震源參數

  震中位置: 30.94°N, 103.47°E
  震源深度:南段較深20km﹔北段較淺10km
  震源機制:走向230°,傾向西北,傾角40°,逆沖兼右旋走滑
  斷層長度:~300km
  斷層寬度:南端30km,北端15km
  破裂方式:向北東方向的單側破裂
  破裂速度:2.8~3.1km/s
  破裂持續時間:總持續時間約120s,但主要的能量釋放時間約70s
  滑動分布:5個塊體(映秀鎮−汶川兩個,北川,青川,康定南50km)

汶川地震 、唐山地震震級比較

  汶川地震 唐山地震
面波震級 MS8.0 MS7.8
矩張量反演 MW8.3 MW7.6
GCMT矩心矩張量解 MW7.9  
USGS矩心矩張量解 MW7.9  

震級差=0.3
能量≒3倍

 


  全球進入新的地震活躍期
 

  進入21世紀以來全球地震發生咄咄逼人,從全球大地震的發生與發展來看,21世紀以來近10年的時間在全球范圍內強烈地震頻頻發生,特別是環太平洋地震帶和喜馬拉雅地震帶7級以上地震連年發生。﹝詳細﹞
 

  汶川地震的動力來源:

  中國大陸位於歐亞板塊的東南部,東部受西太平洋板塊和菲律賓板塊俯沖、消減的影響,形成一系列與弧后擴張有關的陸緣海伸展和斷陷盆地﹔西部和西南部受印度板塊與歐亞板塊碰撞的構造影響,形成號稱為"世界屋脊"的青藏高原、上千km的大陸內部構造變形帶和地震帶。

  來自板塊邊界的作用力顯然是中國大陸新生代和現今構造變形的主要動力來源。[詳細]

  數字鏈接:

  2001年全球8級強烈地震進入了一個新的活躍階段,共發生了6次8級以上地震,分別是:2001年薩爾瓦多8.0級地震﹔中國昆侖山口8.1級,2003年日本北海道8.0級地震,2004年蘇門答臘9.1級,2005年蘇門答臘8.5級,2008年汶川地震。
  100年以來全球共發生8.5級以上地震7次,分別發生在1920、1933、1950、1960、1964、2004、2005年,2004年蘇門答臘9.1級特大地震打破了全球8.5級以上地震長達40年的異常平靜,表明全球地震可能已進入新的位置。

亞洲新構造運動圖


  “地震”是什麼?
--是地球內部的物質、能量在交換

  地表景象與地球內部的關系:人類在地表所見到的眾多景觀和現象,如高山、峻谷、河流、湖泊、海洋和那壯觀的海陸變遷,各種地質現象和地球物理場表征。這一系列異常現象展布和其形成與運動的軌跡告誡人們﹔它們持續的時間很長很長,規模又如此之大,這不可能是由地表或近地表作用的結果,而必然是地球內部物質與能量交換和其物理-力學-化學作用的深層過程與動力學響應的產物。
 人類從未停止對地下的探索


·超深科學鑽直接取得深部岩石樣品─12km
·電、磁、重力探測間接獲得深部物性參數
·地震波探測間接了解地殼、地幔甚至地核的結構
 

  地球如何“運動”?──地震由地球內部物質的運動導致

  
我們腳下的地面雖然感覺很穩定,實際上整個地球的表面是不斷在變動的。這種變動是因為地球的外殼上有許多的板塊,板塊如果碰在一起,就會產生推擠。板塊的推擠會造成陸地的隆起或陷落,在這些推擠的過程中,就會有地震的發生。

  關於地球內部的運動,目前有三種比較成熟的理論:大陸漂移、海底擴張、板塊構造。
 

大陸漂移理論

海底擴張理論

板塊構造理論


  1912年奧地利氣學家魏格納提出。

  他根據擬合大陸的外形、古氣候學、古生物學、地質學、古地極遷移等大量証據,提出中生代地球表面存在一個泛大陸(Pangea),這個超極大陸后來分裂,經過二億多年的漂移形成現在的海洋和陸地。 這種運動的驅動力來自地球自轉離心力、天體引潮力。
 

  到20世紀50年代,地理學家們才能用先進的技術測繪出海底世界。測繪結果顯示:海底有座相當高聳的海洋"山脊",形成了一道水下"山脈",綿延約83683.6千米,穿過世界上所有的海洋,海洋底部的"山脊"也叫斷裂谷,斷裂谷裡不斷地冒出岩漿,岩漿冷卻后,在大洋底部造成了一條條蜿蜒起伏的新生海底山脈,這個過程就叫海底擴張,而這些新生的海底山脈則稱為海嶺。。
 

  地球的岩石層並不是整體一塊,而是為一些構造活動帶--海嶺、島弧構造、水平大斷裂--所割裂,形成幾個不連續的單元,叫做板塊。勒比雄(Le Pichon)曾將全球岩石圈分成六個大板塊,即:

  即歐亞板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、澳洲板塊和南極板塊。
 


  地震帶來了什麼?
──全球4級以上地震每年過萬次,通過觀測地震波,我們可以了解到地球內部的結構


地球內部的圈層結構示意圖圖

地球內部的圈層結構剖面圖

通過觀測地震波確定地球內部結構

 

  結語:


  當今在全球范圍內地震已進入了一個新的活動時期,而歷史、現今的一系列強烈地震的發生不僅為人民,為國家造成了重大的人員傷亡和經濟損失,而更重要的卻是在人們的心靈深處留下了難以忘卻的創傷。

  "上天、入地、下海"這是人類向地球和宇宙挑戰的三大壯舉,然而入地太難了,高精度的地球物理探測當今也隻能限於地殼層次,因此人類在探索地球深部奧秘的漫漫征途上艱難的前進著,但從未放棄!
 


  感謝地球物理學家,中國科學院院士,中國科學院地質與地球物理研究所研究員滕吉文先生對本策劃的貢獻。

  感謝中國科學院新聞辦公室對本次策劃的大力支持。

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來源:人民網-科技頻道 (責任編輯:趙竹青)
 
 
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