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策划:人民网科技频道 编辑:赵竹青  

导语:


  地球是人类的母亲,人类世世代代在地球上面耕耘、繁衍生息,而地球又为人类提供了--并还在不断地提供着一切物质财富的"宝库"。

  同时,地球也是让人类恐惧的地震和火山等自然灾害的策源地。512汶川8.0级特大地震造成了巨大的人员伤亡、财产损失。

  目前,科学家们通过地球物理学来进行地震预报和震后研究。

  探索地震的成因,有助于了解地震的活动规律,了解我们地球母亲的“内心世界”。

  那么,这次让所有人措手不及的汶川地震,究竟因何而爆发?


  汶川大地震爆发的地质背景
 

  中国处在全球两大地震带之间

  中国地处世界上两个最大地震集中发生地带――环太平洋地震带与欧亚地震带之间,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,地震断裂带十分 活跃。

  我国是世界上多地震的国家,也是蒙受地震灾害最为深重的国家之一。
 

中国地处世界上两个最大地震集中发生地带

中国地震多发带分布图


  板块运动造成汶川地震

  汶川大地震发生龙门山,也就是说它发生在欧亚大陆和印度次大陆共同作用下的地震带,存在三种力量的作用。在这里有几个断裂:龙门山大断点、龙门山后断裂、龙门山主断裂、龙门山边缘断裂,这几条断裂带构成这次汶川特大地震和达6000、7000次余震的祸根。

  由于青藏高原它的南部板块不断向南部推移,这些物质就向下流动,一股是向东南方向,一股是向东方向,最后在龙门山断裂带这个部位发生了这一次地震。
 


  这一次地震震中位置向东北方向传播是300公里,它的能量辐射可以达到6000公里左右,破裂长度达到300公里,而破裂的速率是3.1公里每秒。从InSAR图像上可以看到沿着这样一条断裂,它的变形以一个中心向四周扩展,因此影响了成都,影响了绵阳以及周围一圈地带都遭到了强烈的破坏。

  龙门山的位置,刚好是在四川盆地边缘。 从"龙门山断裂带构造位置图"上可以看出,龙门山在这个地方,形成一个Y字型,四川、云南的西部,而汶川地震就发生在这个Y字型的交点。由于印度洋板块不断向西推进,迫使青藏高原的物质向东和向东南运移,而四川盆地正是一块刚体,阻隔着物质的东流。汶川地震就处在Y字型的腹地。这一条龙门山大断裂在历史上也是地震频频发生的地方,在龙门山地震刚好是地壳强烈变化的地带,这里是几条断裂带相交的部分,所以非常复杂。
 

  汶川地震震源参数

  震中位置: 30.94°N, 103.47°E
  震源深度:南段较深20km;北段较浅10km
  震源机制:走向230°,倾向西北,倾角40°,逆冲兼右旋走滑
  断层长度:~300km
  断层宽度:南端30km,北端15km
  破裂方式:向北东方向的单侧破裂
  破裂速度:2.8~3.1km/s
  破裂持续时间:总持续时间约120s,但主要的能量释放时间约70s
  滑动分布:5个块体(映秀镇−汶川两个,北川,青川,康定南50km)

汶川地震 、唐山地震震级比较

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

震级差=0.3
能量≈3倍

 


  全球进入新的地震活跃期
 

  进入21世纪以来全球地震发生咄咄逼人,从全球大地震的发生与发展来看,21世纪以来近10年的时间在全球范围内强烈地震频频发生,特别是环太平洋地震带和喜马拉雅地震带7级以上地震连年发生。[详细]
 

  汶川地震的动力来源:

  中国大陆位于欧亚板块的东南部,东部受西太平洋板块和菲律宾板块俯冲、消减的影响,形成一系列与弧后扩张有关的陆缘海伸展和断陷盆地;西部和西南部受印度板块与欧亚板块碰撞的构造影响,形成号称为"世界屋脊"的青藏高原、上千km的大陆内部构造变形带和地震带。

  来自板块边界的作用力显然是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力来源。[详细]

  数字链接:

  2001年全球8级强烈地震进入了一个新的活跃阶段,共发生了6次8级以上地震,分别是:2001年萨尔瓦多8.0级地震;中国昆仑山口8.1级,2003年日本北海道8.0级地震,2004年苏门答腊9.1级,2005年苏门答腊8.5级,2008年汶川地震。
  100年以来全球共发生8.5级以上地震7次,分别发生在1920、1933、1950、1960、1964、2004、2005年,2004年苏门答腊9.1级特大地震打破了全球8.5级以上地震长达40年的异常平静,表明全球地震可能已进入新的位置。

亚洲新构造运动图


  “地震”是什么?
--是地球内部的物质、能量在交换

  地表景象与地球内部的关系:人类在地表所见到的众多景观和现象,如高山、峻谷、河流、湖泊、海洋和那壮观的海陆变迁,各种地质现象和地球物理场表征。这一系列异常现象展布和其形成与运动的轨迹告诫人们;它们持续的时间很长很长,规模又如此之大,这不可能是由地表或近地表作用的结果,而必然是地球内部物质与能量交换和其物理-力学-化学作用的深层过程与动力学响应的产物。
 人类从未停止对地下的探索


·超深科学钻直接取得深部岩石样品―12km
·电、磁、重力探测间接获得深部物性参数
·地震波探测间接了解地壳、地幔甚至地核的结构
 

  地球如何“运动”?――地震由地球内部物质的运动导致

  
我们脚下的地面虽然感觉很稳定,实际上整个地球的表面是不断在变动的。这种变动是因为地球的外壳上有许多的板块,板块如果碰在一起,就会产生推挤。板块的推挤会造成陆地的隆起或陷落,在这些推挤的过程中,就会有地震的发生。

  关于地球内部的运动,目前有三种比较成熟的理论:大陆漂移、海底扩张、板块构造。
 

大陆漂移理论

海底扩张理论

板块构造理论


  1912年奥地利气学家魏格纳提出。

  他根据拟合大陆的外形、古气候学、古生物学、地质学、古地极迁移等大量证据,提出中生代地球表面存在一个泛大陆(Pangea),这个超极大陆后来分裂,经过二亿多年的漂移形成现在的海洋和陆地。 这种运动的驱动力来自地球自转离心力、天体引潮力。
 

  到20世纪50年代,地理学家们才能用先进的技术测绘出海底世界。测绘结果显示:海底有座相当高耸的海洋"山脊",形成了一道水下"山脉",绵延约83683.6千米,穿过世界上所有的海洋,海洋底部的"山脊"也叫断裂谷,断裂谷里不断地冒出岩浆,岩浆冷却后,在大洋底部造成了一条条蜿蜒起伏的新生海底山脉,这个过程就叫海底扩张,而这些新生的海底山脉则称为海岭。。
 

  地球的岩石层并不是整体一块,而是为一些构造活动带--海岭、岛弧构造、水平大断裂--所割裂,形成几个不连续的单元,叫做板块。勒比雄(Le Pichon)曾将全球岩石圈分成六个大板块,即:

  即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。
 


  地震带来了什么?
――全球4级以上地震每年过万次,通过观测地震波,我们可以了解到地球内部的结构


地球内部的圈层结构示意图图

地球内部的圈层结构剖面图

通过观测地震波确定地球内部结构

 

  结语:


  当今在全球范围内地震已进入了一个新的活动时期,而历史、现今的一系列强烈地震的发生不仅为人民,为国家造成了重大的人员伤亡和经济损失,而更重要的却是在人们的心灵深处留下了难以忘却的创伤。

  "上天、入地、下海"这是人类向地球和宇宙挑战的三大壮举,然而入地太难了,高精度的地球物理探测当今也只能限于地壳层次,因此人类在探索地球深部奥秘的漫漫征途上艰难的前进着,但从未放弃!
 


  感谢地球物理学家,中国科学院院士,中国科学院地质与地球物理研究所研究员滕吉文先生对本策划的贡献。

  感谢中国科学院新闻办公室对本次策划的大力支持。

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来源:人民网-科技频道 (责任编辑:赵竹青)
 
 
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