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独家丨地震活动有啥规律

(2016-04-23 12:34:26)
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杂谈

全球强震活动最显著的特点是:强震活动在空间分布上的相对集中成带性和在时间域具有活跃—平静的交替出现过程



文/孙士鋐


独家丨地震活动有啥规律

印度尼西亚首都雅加达,一名地质工作者查看地震波


全球强震活动最显著的特点是 :强震活动在空间分布上的相对集中成带性和在时间域具有活跃—平静的交替出现过程。


2016年的4月10日至17日,在短短8天时间内,全球先后发生了多次地震:4月10日阿富汗7.1级地震,4月13日缅甸7.2级地震,4月16日日本7.3级地震,4月17日厄瓜多尔7.5级地震,另有数个地区还发生了多次5?6级的地震。其中,日本7.3级地震与厄瓜多尔7.5级地震给当地带来了严重的灾难。


上述一系列强震引起了社会公众的关注。


活跃-平静交替出现


近100年来的地震观测资料显示:全球平均每年发生7级以上地震约20次;6级以上地震100多次;5级以上地震1000多次;4级以上地震约1万次;3级以上地震约10万次。也就是5级多的地震平均每天有3~4次。


地震震级和能量的关系为:地震震级每提高一级,地震能量提高约31.6倍;地震震级每提高两级,地震能量提高约1000倍。2011年3月11日日本发生的9.0级地震,其能量相当于1000个7.0级地震。


全球强震活动最显著的特点是:强震活动在空间分布上的相对集中成带性和在时间域具有活跃—平静的交替出现过程。


经研究,全球强震活动主要集中在两大地震活动带:一是环太平洋地震带,即太平洋的周边地区,包括南北美洲的智利、秘鲁、厄瓜多尔、危地马拉、墨西哥、美国等国家的西海岸,阿留申群岛、千岛群岛、日本列岛、琉球群岛以及菲律宾、印度尼西亚和新西兰等国家和地区。


这个地震带是地震活动最强烈的地带,全球约80%的地震都发生在这里。二是欧亚地震带,从欧洲地中海经希腊、土耳其、我国的西藏延伸到印度洋的东北边界,也称地中海-喜马拉雅地震带。这个地震带的地震活动占全球地震的15%。


就中国大陆而言,东经107°以西的中国大陆西部地区,由于直接受到印度板块的强烈碰撞,地震活动的强度和频度均大于中国大陆的东部地区。20世纪中国大陆发生7级以上浅源地震64次,其中东经107°以西的中国大陆西部地区56次,占87.5%,且其释放的地震能量占整个大陆的95%以上。


地震活动的活跃与平静交替出现的现象,在时间上具有层次性,十年尺度的活跃与平静交替分别称为活跃幕与平静幕;百年尺度的称为活跃期与平静期。


自19世纪末以来,中国大陆7级以上地震大致经历了5个地震平静和活跃幕交替的轮回。其中较为完整的轮回是4个(1907~1937;1938~1955;1956~1976;1977~2001),轮回的平均时间是25±5年;轮回中发生七级以上地震16±4次。其中平静幕和活跃幕的持续时间平均分别为8±2年和17±6年; 平静幕和活跃幕中每年发生7级地震平均分别为0.2±0.1次和1.0±0.3次。


地震的序列类型


独家丨地震活动有啥规律

2016 年 4 月 17 日,日本熊本县南阿苏村,救援人员搜寻在地震中失踪的人


研究地震的序列类型是分析判定地震形势的一种重要途径,对抢险救灾和应急决策有至关重要的作用。


地震序列是指某一时间段内连续发生在同一震源体内的一组按次序排列的地震。一个地震序列中最强的地震称为主震;主震后在同一震区陆续发生的较小地震称为余震;主震前在同一震区发生的较小地震称为前震。


地震序列大致可分3种类型:(1)主震型。主震的震级高,很突出,主震释放的能量占全地震序列的90%以上。又可分为“主震-余震型”和前震-主震-余震型”两类;(2)震群型,没有突出的主震,主要能量是通过多次震级相近的地震释放出来的;(3)孤立型,其主要特点是几乎没有前震,也几乎没有余震。


专家对地震序列类型的判定,主要是依据已发生地震的运动学参数与动力学参数的相关指标,以及地震区的地质构造等。


例如,统计1966~1992年中国MS≥5.5级的165次地震中,其中有前震群(前震序列)的占6%,有直接前震的占20.6%;在MS≥7.0的15次地震中有前震群的占20%,直接前震的占53%。


前震活动有可能从序列特征、震源机制、震源参数的演变、地震波的振幅比、辐射特性及频谱等方面从正常地震活动中加以鉴别。例如,1975年辽宁海城7.3级地震之前发生过前震序列,该前震序列表现出震级不断增大、频度上升、震中位置集中和震源深度变化小等特点。


4月16日的日本7.3级地震为前震-主震-余震型序列,4月14日的6.5级地震为其前震。


强震之间的关联性


独家丨地震活动有啥规律

2016 年 4 月 19 日,厄瓜多尔查克拉斯,居民从地震后高速公路上的裂缝旁走过


强震之间的关联性,表现为强地震活动地点或成组地震活动在地域变迁轨迹上有规律可循。


例如,在中国大陆西部,沿着祁连山断裂带上的1920年海原8.5级地震-1927年古浪8级地震-1932年昌马7.6级地震,显示出从东到西的定向迁移。


另外,在土耳其北安纳托利亚断裂上,自东向西的1939年埃尔津詹8.0级大地震-1943年拉迪克7.5级地震-1944年盖拉特7.2级地震-1957年阿班特7.0级地震-1999年伊兹米特7.4级大地震的定向迁移,是全球典型的大地震沿着断裂带迁移的图像。再例如,我国华北地区1966年邢台7.2级地震、1969年渤海7.4级地震、1975年海城7.3级地震及1976年唐山7.8级地震,11年间构成了一个7级地震的逆时针旋转的迁移图像。


至于在较短的时间内,相距几百公里,数千上万公里的一组地震之间是否具有关联性?从地壳运动的动力源角度是具有关联性。无论是地幔对流的动力、板块运动的动力、地球自转的动力、还是太阳和月球对地球的引力,地球内部构造运动引起的地震是与地球整体运动有关。但目前认为,如4月16日日本7.3级地震与4月17日厄瓜多尔7.5级地震之间,并不存在相互影响的关系。


释放的能量是关键特征


“地震活跃期”是指地震活动相对频繁和强烈的时期。地震活跃期是相对地震平静期而言的,只是一个相对的概念。判断地球是否已进入地震活跃期的现象主要是基于对历史强震在时间上具有活跃与平静交替性的认识。


从美国地质勘探局公布的数据来看,近年来全球强震频率并未增加。数据显示,2016年1月24日,美国阿拉斯加州南部发生7.1级地震;4天后,俄罗斯堪察加半岛发生7.2级地震;一个月后的3月2日,印度尼西亚西苏门答腊省附近海域发生7.8级地震;然后,就是4月16日日本九州的7级(日本测定为7.3级)地震和厄瓜多尔的7.8级地震。平均下来,每个月的地震次数跟全球长期的平均水平相差无几。


而此前5年,7级及以上地震的次数分别是:2015年19次、2014年12次,2013年19次、2012年13次、2011年20次。这些数据显示全球并未进入地震活跃期。


但如果取全球8.5级特大地震为指标,地球自2004年开始已明显进入了地震活跃期。上世纪下半段,在1964年以后,直至2004年,全球发生8级以上巨大地震的频次明显减少,没有发现有8.5级以上巨大地震的记录。


而从2004年12月26日印尼9.1级地震后,全球先后发生了2005年3月29日印尼8.5级地震;2007年9月12日印尼8.5级地震;2010年2月27日智利8.8级地震;2011年3月11日日本9.0级地震及2012年4月11日印尼8.6级地震,在短短的8年时间内发生了6次8.5级以上巨大地震。


需要特别指出的是,一次8.5级地震的能量相当于180个7.0级地震。这是一个基本的活动特征,这个特征表明从2004年以来我们一直处于一个全球8级以上巨大地震的活跃时段,这个活跃的时段预计还将会持续一段时间。


另一个需要指出的特征是,某类地震能量特别巨大的地震事件,是只能在地震活跃期才有可能发生。这类地震事件在非活跃期无法解释。例如,1960年智利大地震,震区在一个月内发生了6次7级以上大地震,主震的矩震级达到9.5级。而在这一活跃期,在印尼苏门答腊海域,不到8年发生了6次8级以上大地震,其中8.5级以上4次。


(作者系中国地震台网中心研究员)





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