
地震發(fā)生后,中國地震局迅速組織了500多人的隊伍對地震災害損失進(jìn)行評估和地震地質(zhì)進(jìn)行考察?疾旖Y果正如在座的許志琴委員震后很快指出的那樣,這次地震是龍門(mén)山斷裂帶內映秀-北川斷裂活動(dòng)的結果。在地震發(fā)生的短短一分多鐘時(shí)間內,地殼深部的巖石中形成了一條長(cháng)約300公里、深達30公里的大斷裂,其中的200余公里出露地表,形成沿映秀-北川斷裂分布的地表破裂帶。該帶從映秀鎮以南開(kāi)始向東北方向延伸,經(jīng)北川縣,過(guò)平通鎮和南壩鎮,終止在青川縣的石坎鄉附近。另外,龍門(mén)山與成都平原交界的灌縣-江油斷裂也發(fā)生了60多公里的破裂。地震地表破裂帶延伸方向是從西南到東北,斷裂面向西北方向傾斜,相對于四川盆地,龍門(mén)山沿這條地表破裂帶既有向上的運動(dòng),又有向東北方向的運動(dòng),其最大垂直錯距和水平錯距分別達到5.0和4.8米,沿整個(gè)破裂帶的平均錯距可達2米左右。在地表破裂帶經(jīng)過(guò)之處,所有的山脊水系和人類(lèi)建筑均被錯斷毀壞,并形成大量的滑坡、山崩、泥石流等地質(zhì)災害,與之相對應的地表均是震災最嚴重的地方。由于地震的能量主要沿斷裂釋放,造成地震破壞在垂直于斷裂的方向上衰減很快,所以這次地震對成都平原沒(méi)有造成太大的破壞。
這次地震的破裂起始點(diǎn)在地面的投影對應著(zhù)汶川縣,所以被稱(chēng)為5.12汶川大地震。通過(guò)地震波反演獲得的沿地震斷裂面的位移分布表明,破裂帶南段的映秀鎮和中北段的擂鼓鎮-北川縣城一帶的位移量最大,地表地震地質(zhì)調查證實(shí)了這一點(diǎn),這兩個(gè)地段可能是能量釋放最集中的地方,地震災害也最嚴重。另外,這次地震破壞嚴重的地方無(wú)一例外地都坐落在斷裂帶上,例如北川縣城遭到毀滅性破壞的原因有四條:1.映秀-北川發(fā)震斷裂從整個(gè)縣城通過(guò);2.縣城附近的地震破裂位移量大,地震在這里釋放的能量也大;3.縣城坐落在河灘松散堆積物之上,場(chǎng)地效應和地基失效使破壞加;4.大量的山體滑坡和巖石崩塌使得災害雪上加霜。
這次地震還引起了大區域的地表變形。震后的全球定位系統(GPS)觀(guān)測表明,龍門(mén)山和四川盆地除了在水平方向上發(fā)生大幅度的相向運動(dòng)外,龍門(mén)山大幅度上升,其幅度正在測算過(guò)程中;四川盆地相對下降,下降幅度在沿龍門(mén)山前的安縣、都江堰一帶最大,達30-60厘米,向東迅速變小,到重慶一帶反而表現出數毫米的上升現象,但誤差較大。這種大尺度的地表變形圖像是地震引起的彈性暫態(tài)形變,隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展會(huì )逐漸停息,恢復到原來(lái)的穩定運動(dòng)狀態(tài)。
汶川地震發(fā)生在四川龍門(mén)山逆沖推覆斷裂帶上。該斷裂帶是青藏高原和華南地塊的邊界構造帶,經(jīng)歷了長(cháng)期的地質(zhì)演化,具有十分復雜的地質(zhì)結構和演化歷史。龍門(mén)山斷裂帶由三條具有發(fā)生強烈地震能力的主干斷裂所組成:西邊一條叫龍門(mén)山后山斷裂(或汶川-茂縣斷裂),大體上沿汶川到茂縣的高深狹谷延伸,這次地震時(shí)沒(méi)有發(fā)生破裂,但滑坡等地質(zhì)災害十分嚴重;中間的一條叫龍門(mén)山主中央斷裂(或映秀-北川斷裂),沿映秀-北川-平通-南壩展布,連續性較好,這次8.0級地震破裂主要發(fā)生在這條斷裂上;東邊的一條叫龍門(mén)山前山斷裂(或灌縣-江油斷裂),沿龍門(mén)山與成都平原交界處分布,這次地震形成了60公里長(cháng)的地表破裂。上述三條斷裂在垂直剖面上呈疊瓦狀向四川盆地內逆沖推覆,斷裂傾角在接近地表處較高(50-60°),隨深度向下逐漸變緩,大概到地下20多公里深處,三條斷裂收斂合并成一條剪切帶,成為青藏高原推覆于四川盆地之上的主要控制構造。強烈的相對運動(dòng)導致了龍門(mén)山與四川盆地的高差十分巨大,在不到60公里的范圍內,從海拔約600米迅速上升到近4000-5000米,形成巨大的地貌臺階,是中國大陸地形最陡峭的地方。
這次巨大地震的最根本動(dòng)力來(lái)源還是青藏高原和華南地塊之間相對運動(dòng)在斷裂帶上產(chǎn)生的能量積累和釋放。印度大陸向北推擠,形成了“世界屋脊”青藏高原,其平均海拔高度超過(guò)5000米,地下的地殼厚度達60-70公里,比四川盆地厚40公里的地殼多出20-30公里。在這種狀態(tài)下,青藏高原不可能再向上升高和向下增厚,高原內部的地殼物質(zhì)只能向東和向北擴展,導致高原在這兩個(gè)方向上的增生。由于強硬四川盆地的阻擋,在青藏高原東部與四川盆地交界地帶就形成了南起瀘定和天全,北達廣元和陜西勉縣、長(cháng)近500公里、寬約40-50公里、北東走向的龍門(mén)山脈。構成龍門(mén)山山脈的重要巖石單元是古老的雜巖體(彭灌雜巖,寶興雜巖),這種巖石抵抗破壞和斷裂的強度特別大,能夠積累很大的能量在瞬間釋放形成強烈地震。
震前的GPS觀(guān)測表明,整個(gè)龍門(mén)山推覆斷裂帶的構造變形速率很小,只有每年3-4毫米,每條斷裂上的滑動(dòng)速率只有平均1-2毫米,地震地質(zhì)研究得到的萬(wàn)年時(shí)間尺度的斷裂滑動(dòng)速率也證實(shí)了這一量值。但是,從若爾蓋草原向西的整個(gè)青藏高原東部向東和向北的運動(dòng)速率都很大,到龍門(mén)山的突然變慢說(shuō)明應變和能量在龍門(mén)山發(fā)生積累。另外,龍門(mén)山斷裂在地殼上部?jì)A角很陡,到20公里以下才變緩,這種結構也有利于能量的高度積累,形成如此巨大的8.0級強震。龍門(mén)山斷裂帶滑動(dòng)速率的緩慢還導致強震復發(fā)周期的加長(cháng),估計龍門(mén)山斷裂帶8級強震的復發(fā)間隔至少在3000-5000年以上,這就是為什么在幾千年的歷史記錄中龍門(mén)山斷裂帶上沒(méi)有發(fā)生過(guò)強震的原因。
2008年5月12日突然爆發(fā)的汶川8.0級地震是一次低速率、長(cháng)周期和高強度的巨大地震。這次地震的特點(diǎn)是能量積累慢、復發(fā)周期長(cháng)、影響范圍大、破壞強度高、次生災害重。由于這種地震發(fā)生在大陸內部,對人類(lèi)社會(huì )的破壞性極強,并且難以預測,是一種值得重視和深入研究的新的地震類(lèi)型。
三、地震預報現狀
地震預測是一個(gè)世界性的科學(xué)難題。陳運泰院士曾系統總結和解釋過(guò)地震預報的主要困難所在:地球內部的“不可入性”;大地震的“非頻發(fā)性”;地震物理過(guò)程的復雜性。當前的科學(xué)技術(shù)雖然突飛猛進(jìn),但仍然是“上天容易入地難”,人們還不能對地震孕育發(fā)生的10-20公里深處進(jìn)行直接觀(guān)測,設在地表的間接觀(guān)測也十分稀疏。大地震重復發(fā)生的時(shí)間很長(cháng),對大陸內部的斷裂而言往往是上千年到數千年,遠遠大于人類(lèi)的壽命和儀器記錄地震的時(shí)間,這就限制了對地震發(fā)生規律的經(jīng)驗總結。地震是在極其復雜的地質(zhì)結構中孕育發(fā)生的,它的過(guò)程是高度非線(xiàn)性的、極為復雜的物理過(guò)程,人類(lèi)迄今為止對這一過(guò)程的了解很少。上述的主要困難極大地影響到地震預測預報的準確性,在制定防震減災政策時(shí)應給以充分的考慮。
美國科學(xué)家們曾提出“地震是不可預測”的學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn),認為目前在世界范圍內還沒(méi)有任何方法能夠有效地進(jìn)行地震的短臨預報,也就是還不能準確地預報幾天到1-2月內地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和強度。這種觀(guān)點(diǎn)在科學(xué)意義上大體是符合實(shí)際的,但不是絕對的。事實(shí)上,世界各國的地震學(xué)家們從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)對地震預報的探索,并且不斷地取得不同程度的進(jìn)展。我國從1966年河北邢臺地震起開(kāi)始了地震預測的探索和實(shí)踐,1975年對有明顯前震活動(dòng)的遼寧海城7.3級地震進(jìn)行了成功的預報,之后還對發(fā)生在云南、新疆、青海和遼寧的一些具有某些“前兆”異常的中強地震進(jìn)行過(guò)有減災實(shí)效的震前預報,受到了有關(guān)省市和中國地震局的表彰。
那么,地震能預測嗎?我認為,在認真進(jìn)行科學(xué)研究的前提下,地震的中長(cháng)期預報(一般10年以上)相對可靠,但不是百分之百準確;短臨預報非常困難,但不是絕對不可能,中國地震局資深地震預報專(zhuān)家張國民研究員的總結比較實(shí)事求是,“在充分和合理地應用現有實(shí)踐經(jīng)驗和研究成果的前提下,在某些有利條件下,對某種類(lèi)型的地震,有可能做出一定程度的預報!边@就是中國地震預報的現狀。
2004年批準的國家973項目的研究地區也包括龍門(mén)山斷裂帶,5.12汶川8.0級地震發(fā)生在項目研究區的東北部,獲得了十分寶貴的震前和震后的觀(guān)測資料。據我的了解,中國地震局監測預報司、中國地震臺網(wǎng)中心和四川省地震局在5.12汶川大地震發(fā)生前沒(méi)有接到任何有關(guān)這個(gè)地區正式的短臨預報意見(jiàn)。從震前的監測結果來(lái)看,沒(méi)有發(fā)現顯著(zhù)的、大范圍的、能夠讓地震學(xué)家們在現有科學(xué)水平上、依據現有經(jīng)驗做出判斷的“前兆”異常。但這次強震究竟有沒(méi)有與地震相關(guān)的“前兆”異常,有什么樣的“前兆”異常,能夠汲取什么樣的經(jīng)驗教訓,還要等待對震前所有資料的進(jìn)一步深入分析后才能下結論。
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