科學(xué)家解讀汶川大地震

本刊記者

北京時(shí)間5月12日14時(shí)28分，四川汶川縣發(fā)生了8級(jí)地震。此次地震最大烈度達(dá)11度，破壞特別嚴(yán)重的地區(qū)超過10萬平方千米，是自唐山地震以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最廣的一次地震。中國是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家。僅唐山、汶川兩次大震，造成的人員傷亡就高達(dá)百萬之眾，經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失更無法計(jì)量。對(duì)于地震災(zāi)害，我們應(yīng)有足夠的心理準(zhǔn)備和科學(xué)認(rèn)知。近日本刊采訪了中國地震局地質(zhì)研究所高建國等專家。讓我們聽聽專家們對(duì)汶川地震的解讀——

為什么會(huì)發(fā)生如此強(qiáng)烈的地震?

中國地質(zhì)大學(xué)徐世球教授認(rèn)為，中國地震屬于大型板塊斷層活動(dòng)。印度洋板塊向亞歐板塊俯沖，能量從青藏高原向內(nèi)陸釋放。中國地層分為青藏高原板塊、華南地區(qū)板塊、華北地區(qū)板塊等6大亞板塊。四川汶川是地震活躍地區(qū)，處于全國6大亞板塊斷裂帶上。這次地震聚集了巨大能量，突然間釋放，能量沿著板塊裂縫傳遞，對(duì)各板塊進(jìn)行擠壓，地層破裂尺度較大，導(dǎo)致其他地區(qū)有震感，災(zāi)情嚴(yán)重。地震的強(qiáng)度越大，其所攜帶和釋放的能量也就越大，波及的范圍也會(huì)更廣。

此次汶川地震發(fā)生在龍門山斷裂帶，它長約400千米，寬達(dá)60千米，規(guī)模巨大，它沿著四川盆地西北緣底部切過，位置十分特殊。這條斷裂帶由3條大斷裂構(gòu)成，自西向東分別是龍門山后山斷裂、龍門山主中央斷裂、龍門山主邊界斷裂。這里是川西高原和四川盆地的過渡地帶，地殼厚度在此陡然變化。它的東部是人口密集的成都平原陸地板塊，西面則是青藏高原隆起板塊。近百年來，龍門山地震帶都沒有發(fā)生過大的地震，而板塊間的擠壓、俯沖早已積聚了巨大的能量。這都為汶川地震的爆發(fā)創(chuàng)造了條件。

為什么全國許多地方震感強(qiáng)烈?

地震發(fā)生時(shí)北至北京、南至廣州、東至上海、西至曼谷，從震中到四面八方2000余千米范圍內(nèi)均可感受到地震波的沖擊。

徐世球教授認(rèn)為，首先，汶川地震屬于淺源地震。90％以上的地震屬于淺源地震，即震源離地表深度不超過70千米。這種淺源地震的破壞力最大。此次汶川地震屬于淺源地震，震源大，震級(jí)淺，所以全國多個(gè)地方均有震感。其次，全國許多地方震感強(qiáng)烈，還有一個(gè)重要原因就是地震發(fā)生地汶川——茂汶大斷裂帶以東的四川地塊相對(duì)堅(jiān)硬，地震波傳播的能力比較強(qiáng)。

為什么汶川地震破壞性強(qiáng)于唐山地震?

中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所基礎(chǔ)地質(zhì)研究室專家馮梅認(rèn)為：

首先，從震級(jí)上可以看出，汶川地震強(qiáng)。震級(jí)是地震釋放能量的大小。震級(jí)小于3級(jí)的地震為弱震；震級(jí)大于或等于3級(jí)，小于或等于5級(jí)的地震為有感地震；震級(jí)大于5級(jí)小于6級(jí)的地震為中強(qiáng)震；等于或大于6級(jí)的地震為強(qiáng)震，其中震級(jí)大于或等于8級(jí)的地震為巨大地震。唐山地震是7.8級(jí)，汶川地震是8級(jí)。汶川地震的震級(jí)比唐山地震的震級(jí)稍微高一點(diǎn)，釋放的能量約是唐山地震的2倍，地震波及能量越大，地震傳得更遠(yuǎn)，在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)造成破壞。其次，從地緣機(jī)制斷層錯(cuò)動(dòng)上看，唐山地震是拉張性的，是上盤往下掉。汶川地震是上盤往上升，要比唐山地震影響大。第三，唐山地震的斷層錯(cuò)動(dòng)時(shí)間是12.9秒，汶川地震是22.2秒，錯(cuò)動(dòng)時(shí)間越長，人們感受到強(qiáng)震的時(shí)間越長，也就是說汶川地震建筑物的擺幅持續(xù)時(shí)間比唐山地震要強(qiáng)。第四，汶川地震波及的面積、造成的受災(zāi)面積比唐山地震大。第五，汶川地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害、次生災(zāi)害比唐山地震大得多。因?yàn)樘粕降卣鹬饕l(fā)生在平原地區(qū)，它誘發(fā)的地震災(zāi)害就是地裂縫及沙土液化。汶川地震主要發(fā)生在山區(qū)，次生災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害的種類都不太一樣，汶川地震引發(fā)的破壞性比較大的崩塌、滾石加上滑坡，形成不穩(wěn)定的堰塞湖等。這些次生災(zāi)害治理起來時(shí)間比較長，所以在汶川地區(qū)恢復(fù)生產(chǎn)、重建家園需要的時(shí)間要比唐山長的多。

為什么這次地震沒有準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出來?

中國地震局地質(zhì)研究所高建國認(rèn)為：我們對(duì)地震孕育發(fā)生的原理、規(guī)律有所認(rèn)識(shí)，但還沒有完全認(rèn)識(shí)；我們能夠?qū)δ承╊愋偷牡卣鹱龀鲆欢ǔ潭鹊念A(yù)報(bào)，但還不能預(yù)報(bào)所有的地震；我們做出的較大時(shí)間尺度的中長期預(yù)報(bào)已有一定的可信度，但短臨預(yù)報(bào)的成功率還相對(duì)較低。從世界范圍說，地震預(yù)報(bào)仍處于探索階段，尚未完全掌握地震孕育發(fā)展的規(guī)律，我們的預(yù)報(bào)主要是根據(jù)多年積累的觀測資料和震例，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性預(yù)報(bào)。因此，不可避免地帶有很大的局限性。

徐世球認(rèn)為，準(zhǔn)確預(yù)測短期內(nèi)的地震信息，目前在全世界都還是沒有完全攻克的難題。在地質(zhì)力學(xué)里，有一個(gè)名詞叫地應(yīng)力，是存在于地殼中的天然應(yīng)力。地應(yīng)力活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生或影響地質(zhì)構(gòu)造，劇烈的地應(yīng)力活動(dòng)會(huì)引起地震。目前，人類對(duì)于地應(yīng)力已經(jīng)有了突破性的研究，已經(jīng)可以預(yù)測地應(yīng)力的發(fā)展趨勢。特別是對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)斷裂層比較多的地震多發(fā)地帶，往往是要密切關(guān)注其地應(yīng)力的變化，但這種預(yù)測往往是中長期的預(yù)測，很難做到短期內(nèi)的準(zhǔn)確預(yù)判。比如說，假設(shè)某地地表斷裂處的巖石能承受的地應(yīng)力是100個(gè)單位，而目前監(jiān)測到的地應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到80，且一直呈上升趨勢，那么，在這種情況下，科研人員就有可能根據(jù)地殼運(yùn)動(dòng)的原理對(duì)該處可能會(huì)發(fā)生的地震信息做出中長期預(yù)判，因?yàn)樵撎幍牡貞?yīng)力只要接近或超過100，就可能地震。但這種預(yù)判，最難的一點(diǎn)是不清楚該處的地應(yīng)力何時(shí)會(huì)漲到100。而且往往是地應(yīng)力還沒有達(dá)到100時(shí)，地震就發(fā)生了。就好比用兩只手拉扯一根頭發(fā)絲，明知道用力拉頭發(fā)絲會(huì)斷，但誰也說不清楚會(huì)在何時(shí)斷。

為何汶川－茂縣－北川烈度最強(qiáng)，損失慘重?

此次地震中心點(diǎn)位于汶川縣境內(nèi)，然而距汶川80千米的北川受災(zāi)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汶川，從目前各地的傷亡數(shù)字看，距離震中約92千米的成都傷亡小于距震中約140多千米的綿陽，為何距離震中越遠(yuǎn)遭受的損失卻大，這到底是什么原因造成的呢?

高建國認(rèn)為，用來衡量地震強(qiáng)度大小的尺子有兩把，一把叫地震震級(jí)；另一把叫地震烈度。地震震級(jí)是衡量地震大小的一種量度，它是根據(jù)地震時(shí)釋放能量的多少來劃分的。震級(jí)越高，釋放的能量也越多。僅相差一級(jí)的地震，其能量的差別可以達(dá)到30多倍。也就是說，一個(gè)8級(jí)地震相當(dāng)于發(fā)生了30多個(gè)7級(jí)地震，約1000個(gè)6級(jí)地震。一個(gè)6級(jí)地震釋放的地震波能量相當(dāng)于第二次世界大戰(zhàn)美國在日本廣島投下的原子彈的能量。地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破壞的程度。地震烈度的大小，受地震大小、震源深淺、離震中遠(yuǎn)近、當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件等因素的影響。對(duì)同一個(gè)地震，不同的地區(qū)，烈度大小是不一樣的。距離震源近，破壞就大，烈度就高；距離震源遠(yuǎn)，破壞就

小，烈度就低。因此，一次地震，震級(jí)只有一個(gè)，但烈度卻是根據(jù)各地遭受破壞的程度和人為感覺的不同而不同。這次汶川地震汶川裂度是11度，成都是7度，北京是3度。

地震對(duì)于地面的損害，主要由烈度決定。觀測汶川地震等烈度線時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)，等烈度線大體上呈現(xiàn)為沿45度角向東北方向的分布。這一方面是由于青藏高原隆起板塊向東移動(dòng)。與成都平原陸地板塊產(chǎn)生了相對(duì)位移的應(yīng)力，而龍門山斷裂帶正好呈西南一東北走向；另一方面也說明，相對(duì)于陸地板塊來說，龍門山斷裂帶是非常脆弱的。因此，地震的能量從震中汶川爆發(fā)出來，沿著脆弱的龍門山斷裂帶向東北方向延伸，給這一帶地區(qū)帶來極大的震撼。有數(shù)據(jù)顯示，汶川地震發(fā)生時(shí)，龍門山斷裂帶以每秒3千米的速度向東北方開裂，從汶川到廣元用了整整100秒時(shí)間。這猶如墻上的裂縫。如果有擠壓或撕扯，通常總是沿著已有的裂縫延伸傳遞能量。而北川、什邡、德陽等重災(zāi)區(qū)恰恰位于龍門斷裂帶東北方，所以遭受重創(chuàng)也就在所難免了。四川汶川大地震整個(gè)地下斷層長度300多千米，斷層為單側(cè)破裂，并從起始點(diǎn)的震中汶川開始向東北方向延伸，這也就是為什么汶川、北川兩地破壞嚴(yán)重。北川正處在斷裂帶上，因此它的受災(zāi)程度超過汶川。

為什么汶川地震后要發(fā)生幾千次余震?

高建國認(rèn)為：汶川地震是逆沖、右旋、擠壓型斷層地震。地震構(gòu)造是龍門山構(gòu)造帶中央斷裂帶，在擠壓應(yīng)力作用下，由南西向北東逆沖運(yùn)動(dòng)；這次地震屬于單向破裂地震，由南西向北東遷移，致使余震向北東方向擴(kuò)張；擠壓型逆沖斷層地震在主震之后，應(yīng)力傳播和釋放過程比較緩慢，可能導(dǎo)致余震強(qiáng)度較大，持續(xù)時(shí)間較長。地震發(fā)生后的幾天到1個(gè)月內(nèi)，是余震頻發(fā)的時(shí)候。地震發(fā)生以后，好多建筑受損倒塌，還有一部分建筑還沒有完全倒塌但已經(jīng)受損了，這些建筑再遭受后面比較強(qiáng)余震的時(shí)候，還會(huì)繼續(xù)發(fā)生破壞，包括救援人員和被壓人員，在余震中必須有一定的防護(hù)措施才行，如果沒有防護(hù)措施，有可能災(zāi)情進(jìn)一步擴(kuò)大。

剛硬的巖石為什么會(huì)破裂?

不管地震發(fā)生的根本原因是什么，不管哪一種或哪幾種物理現(xiàn)象對(duì)某一次地震的發(fā)生起了主導(dǎo)作用，總是那里的巖石發(fā)生了破裂，特別是要把能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能才能促使巖石破裂，產(chǎn)生震動(dòng)。絕大多數(shù)地震發(fā)生在地球最剛硬的部分——地殼和地幔上部邊緣的巖石層里面。那里的巖石在力的作用下發(fā)生破裂，這個(gè)破裂處就成為震源，震動(dòng)從這里開始。

首先，正因?yàn)樗莿傆驳?，所以才?huì)破裂。如果它像生面團(tuán)那樣有很好的塑性，就不容易破裂了。如果是液體，更無所謂破裂。絕大多數(shù)地震都發(fā)生在地下70千米以內(nèi)，特別集中在地下5－20千米上下，這不是偶然的。因?yàn)樵诘叵螺^深的地方，溫度高，壓力大，在長期緩慢的力的作用下，雖是堅(jiān)硬的巖石也具有一定的塑性，就不那么容易破裂了。

巖石具有受力后發(fā)生破裂的性質(zhì)，這是它會(huì)破裂的根據(jù)，但還得有力作用于它的身上才能使它破裂。在地下，存在著各種形式的力的作用，而且這些力會(huì)在地下某些處所積累加強(qiáng)，當(dāng)增大到使那里的巖石承受不了時(shí)，破裂就發(fā)生了。在這個(gè)變動(dòng)中起主要作用的是地殼運(yùn)動(dòng)。

在地殼運(yùn)動(dòng)的過程中，地殼的不同部位受到了擠壓、拉伸、旋扭等力的作用，那些構(gòu)造比較脆弱的處所就容易破裂，引起斷裂變動(dòng)。這種變動(dòng)成為地震的主要原因。全世界90％以上的地震，都是由于地殼的斷裂變動(dòng)造成的，這類地震稱為構(gòu)造地震?，F(xiàn)在我們要預(yù)報(bào)、預(yù)防的，主要就是這種構(gòu)造地震。此外，火山爆發(fā)、洞穴坍塌等也可造成地震，但數(shù)量都很少，規(guī)模也很小。因此地震也可以說是現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)。

責(zé)任編輯蒲暉