陈运泰院士:汶川地震何以如此严重

2008-06-28 00:44:21    作者:洪蔚     来源:科学时报     浏览次数:

  汶川地震是继唐山地震以来,我国境内发生的损失最为严重的地震。一个多月以来,围绕这场地震的问题一直没有停止过。“为什么会发生这样的地震?”“为什么震级如此之大?”“为什么会造成这么大的损失?”

  6月26日,在中科院第十四次院士大会上的学术报告会上,中国科学院院士、地球物理学家陈运泰根据地震学资料分析,对上述问题进行了科学解答。

  一场酝酿了上千年的地震

  汶川大地震发生的地点,是我国地质学家、地震学家都非常熟悉的川滇菱形块体的东北面。受印度板块与欧亚大陆板块的相互作用,西南地区是我国构造活动强烈的地区之一。印度板块以每年40毫米的速率,朝北偏东方向与欧亚板块相互碰撞挤压,造成了青藏高原的隆升。而对其地壳内物质的流向,多年来地质学家研究认为,壳内物质被迫改变方向转向东流,在坚硬的四川盆地地壳处受到阻挡,形成了北偏东走向的龙门山断裂带。

  作为青藏高原和四川盆地交接部位的龙门山断裂带,是一条从北偏西向南偏东方向逆冲断裂带,其逆冲运动的速率约为每年20毫米。但位于龙门山东面的华南块体,没有能够完全调整龙门山断裂带的逆冲运动,其运动速率只有每年10~15毫米。这中间没有得到调整的5~10毫米,在龙门山断裂带中的岩石内逐渐积累起来,使得龙门山断裂带成为最具地震危险的地带。

  然而,从历史上看,这个最为危险的地带,与其他周围断裂带相比,似乎在地震记录上并没有表现得最为危险。周围其他断裂带都发生过7级以上的地震,如1933年8月25日茂县?汶川7.5级地震,1976年8月16日与8月23日接连发生的松潘?平武7.2级地震等。龙门山断裂带的地震活动在历史上只处在中等水平,历史记录上从未出现过7级以上的地震。

  1970年2月在龙门山断裂带上发生了6.2级的地震,陈运泰在震后到达该地区,并在当地留守、监测达半年之久。他说:“我对这个地区非常熟悉。从这个地区危险程度与它的历史表现的反差中,可以说明一个问题,那就是这个断裂带在几百年甚至上千年中,一直在积蓄能量,酝酿一场大地震,这就是'5?12'的汶川地震。”

  震源浅、破裂过程复杂

  根据对龙门山断裂带近年来发生的小地震用“双差定位法”精确重新定位的结果显示,龙门山断裂带是一条长达470公里、宽100公里的地震带,地震震源的深度在30公里以内。2008年5月12日汶川大地震便是发生在这条断层的长约350公里的地段上的大规模的破裂。

  汶川地震除了震级大外,此次地震的震源深度与破裂过程也是造成如此大灾害的原因。汶川地震的震源深度达15公里,但断层的倾斜角只有39度,于是就从这个350公里长、40公里宽的断层上一直贯穿到地面。汶川地震中滑动量大于5米的断层错动,位于震中以南约20公里至震中东北约70公里的90公里范围内,直达地面,造成了大规模的地表破裂。

  地震发生时,位于震中东北方向地区大范围有震感,而向西南方向则震感范围小。但从破坏程度看,位于西面的北川、映秀、汶川等地受到破坏的程度,却远远大于东面的绵阳、成都等地。

  陈运泰说,此次汶川地震的破裂过程相当复杂。破裂过程开始于大约位于都江堰?映秀下方的震源位置,以不对称双侧破裂的方式分别朝东北方向与西南方向传播。其中朝东北方向强,破裂时间长达90秒,而向西南方向较弱,破裂时间只有60秒。致使表观上表现为以朝东北方向的单侧破裂。陈运泰说,从这一复杂的破裂过程中可以看出,地震的破裂过程并不顺利,曾遇到某种阻力,为了“突破”阻力,所制造出来的大量高频地震波,加大了地震的破坏力。

  那么,为什么西南边受灾程度比东北方向更为严重呢?陈运泰说,这就涉及到被证实的“上盘?下盘效应”理论。汶川地震的断层倾角以39度向西北方向倾斜,致使位于西侧的区域成为上盘,而东侧成为下盘。按“上盘?下盘效应”理论,上盘震动的幅度比下盘震动的幅度大得多。1999年9月21日,我国台湾集集大地震也发生过所谓的“上盘?下盘效应”。因此,位于震中西面的北川、映秀、汶川等地成为受灾最严重的地方。

编辑:royal

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