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新华网北京6月26日电(记者张景勇 邹声文 周婷玉)5月12日四川汶川发生8级强烈地震,造成了极其巨大的人员伤亡和经济损失。这场特大地震具有哪些特征?地表破裂带在哪里?大区域地表如何变形?地震的根本原因是什么?
就这些社会关注的问题,中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震26日向全国人大常委会组成人员作了详细讲解。
强震能量传遍整个地球 形成长达300公里的余震带
据张培震介绍,中国地震台网测定“5·12”汶川大地震的震级为8级,震源深度约为14公里,地震主要能量的释放是在一分多钟内完成的。
到目前为止,已发生余震1.3万余次,并且还会持续相当长的一段时间,其中最大强余震震级达6.4级。这些余震主要分布在从映秀镇到青川县的龙门山断裂带的中北段,形成长达300公里的余震带。
这次地震释放出巨大的能量以地震弹性波的形式传遍中国大陆乃至整个地球,地震波引起强烈地面震动造成大量房屋倒塌和近7万人的死亡。地震还引发数以万计的山崩、滑坡、塌方、泥石流等严重地质灾害,毁坏了交通、通信等生命线系统,还形成众多的堰塞湖,对下游人民群众带来极大威胁。这次地震是新中国成立以来发生的破坏性最为严重的地震。
地震形成长300公里、深30公里的大断裂 最大垂直和水平错距分别达5米和4.8米
张培震说,地震发生后,中国地震局迅速组织了500多人的队伍对地震灾害损失进行评估和地震地质进行考察。考察结果显示,这次地震是龙门山断裂带内映秀—北川断裂活动的结果。
在地震发生的短短一分多钟时间内,地壳深部的岩石中形成了一条长约300公里、深达30公里的大断裂,其中的200余公里出露地表,形成沿映秀—北川断裂分布的地表破裂带。该带从映秀镇以南开始向东北方向延伸,经北川县,过平通镇和南坝镇,终止在青川县的石坎乡附近。另外,龙门山与成都平原交界的都江堰—江油断裂也发生了60多公里的破裂。
地震地表破裂带延伸方向是从西南到东北,断裂面向西北方向倾斜,相对于四川盆地,龙门山沿这条地表破裂带既有向上的运动,又有向东北方向的运动,其最大垂直错距和水平错距分别达到5米和4.8米,沿整个破裂带的平均错距可达2米左右。在地表破裂带经过之处,所有的山脊水系和人类建筑均被错断毁坏,并形成大量的滑坡、山崩、泥石流等地质灾害,与之相对应的地表均是震灾最严重的地方。
张培震表示,由于地震的能量主要沿断裂释放,造成地震破坏在垂直于断裂的方向上衰减很快,所以这次地震对成都平原没有造成太大的破坏。
因破裂起始点在汶川 地震因此命名为“汶川大地震”
张培震表示,这次地震的破裂起始点在地面的投影对应着汶川县,所以被称为“5·12”汶川大地震。
通过地震波反演获得的沿地震断裂面的位移分布表明,破裂带南段的映秀镇和中北段的擂鼓镇—北川县城一带的位移量最大,地表地震地质调查证实了这一点,这两个地段可能是能量释放最集中的地方,地震灾害也最严重。
四大原因导致北川县城遭到毁灭性破坏
张培震说,这次地震破坏严重的地方无一例外地都坐落在断裂带上。
他特地分析指出,北川县城遭到毁灭性破坏的原因有四条:映秀—北川发震断裂从整个县城通过;县城附近的地震破裂位移量大,地震在这里释放的能量也大;县城坐落在河滩松散堆积物之上,场地效应和地基失效使破坏加剧;大量的山体滑坡和岩石崩塌使得灾害雪上加霜。
全球定位系统观测显示:地震引起大区域地表变形
张培震指出,这次地震还引起了大区域的地表变形。震后的全球定位系统GPS观测表明,龙门山和四川盆地除了在水平方向上发生大幅度的相向运动外,龙门山大幅度上升,其幅度正在测算过程中。
四川盆地相对下降,下降幅度在沿龙门山前的安县、都江堰一带最大,达30—60厘米,向东迅速变小,到重庆一带反而表现出数毫米的上升现象,但误差较大。
这种大尺度的地表变形图像是地震引起的弹性暂态形变,随着时间的推移会逐渐停息,恢复到原来的稳定运动状态。
强震最根本动力来源:青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生能量积累和释放
张培震说,汶川地震发生在四川龙门山逆冲推覆断裂带上。该断裂带是青藏高原和华南地块的边界构造带,经历了长期的地质演化,具有十分复杂的地质结构和演化历史。
他指出,龙门山断裂带由三条具有发生强烈地震能力的主干断裂所组成:西边一条叫龙门山后山断裂(或汶川—茂县断裂),大体上沿汶川到茂县的高深峡谷延伸,这次地震时没有发生破裂,但滑坡等地质灾害十分严重;中间的一条叫龙门山主中央断裂(或映秀—北川断裂),沿映秀—北川—平通—南坝展布,连续性较好,这次8级地震破裂主要发生在这条断裂上;东边的一条叫龙门山前山断裂(或灌县—江油断裂),沿龙门山与成都平原交界处分布,这次地震形成了60多公里长的地表破裂。上述三条断裂在垂直剖面上呈叠瓦状向四川盆地内逆冲推覆,断裂倾角在接近地表处较高(50—60度),随深度向下逐渐变缓,大概到地下20多公里深处,三条断裂收敛合并成一条剪切带,成为青藏高原推覆于四川盆地之上的主要控制构造。强烈的相对运动导致了龙门山与四川盆地的高差十分巨大,在不到60公里的范围内,从海拔约600米迅速上升到4000—5000米,形成巨大的地貌台阶,是中国大陆地形最陡峭的地方。
张培震指出,这次巨大地震的最根本动力来源还是青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生的能量积累和释放。印度大陆向北推挤,形成了“世界屋脊”青藏高原,其平均海拔高度超过5000米,地下的地壳厚度达60—70公里,比四川盆地厚40公里的地壳多出20—30公里。在这种状态下,青藏高原不可能再向上升高和向下增厚,高原内部的地壳物质只能向东和向北扩展,导致高原在这两个方向上的增生。由于强硬四川盆地的阻挡,在青藏高原东部与四川盆地交界地带就形成了南起泸定和天全,北达广元和陕西勉县、长近500公里、宽40—50公里、北东走向的龙门山脉。构成龙门山山脉的重要岩石单元是古老的杂岩体,这种岩石抵抗破坏和断裂的强度特别大,能够积累很大的能量在瞬间释放形成强烈地震。
龙门山断裂带8级强震的复发间隔估计在3000—5000年以上
张培震说,震前的GPS观测表明,整个龙门山推覆断裂带的构造变形速率很小,只有每年3-4毫米,每条断裂上的滑动速率只有平均1-2毫米,地震地质研究得到的万年时间尺度的断裂滑动速率也证实了这一量值。但是,从若尔盖草原向西的整个青藏高原东部向东和向北的运动速率都很大,到龙门山的突然变慢说明应变和能量在龙门山发生积累。另外,龙门山断裂在地壳上部倾角很陡,到20公里以下才变缓,这种结构也有利于能量的高度积累,形成如此巨大的8级强震。
龙门山断裂带滑动速率的缓慢还导致强震复发周期的加长,估计龙门山断裂带8级强震的复发间隔至少在3000—5000年以上,这就是为什么在几千年的历史记录中龙门山断裂带上没有发生过强震的原因。
汶川8级地震是值得重视和深入研究的新地震类型
张培震表示,5月12日突然爆发的汶川8级地震是一次低速率、长周期和高强度的巨大地震。这次地震的特点是能量积累慢、复发周期长、影响范围大、破坏强度高、次生灾害重。
他说,由于这种地震发生在大陆内部,对人类社会的破坏性极强,并且难以预测,是一种值得重视和深入研究的新的地震类型。
权威专家详解中国的地震灾害与地震地质构造
新华网北京6月26日电(记者张景勇、周婷玉、邹声文)“中国是世界上地震活动强烈和地震灾害严重的国家之一。”中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震26日向全国人大常委会组成人员作中国地震灾害与防震减灾专题讲座时,对中国的地震灾害与地震地质构造作了全面介绍。他说:“积极开展防震减灾,最大限度地减轻地震灾害应该是我国的基本国策之一。”
他说,1900年到2007年间,我国大陆地区已经发生7.0至7.9级地震70次,8.0级及以上地震6次,这些地震造成的灾害涉及28个省份,死亡59万人,伤残76万人,受灾达数亿人次。
张培震指出,中国大陆强震的分布是不均匀的,其最显著特征是西强东弱,有历史记载以来,以东经107度为界,西部共发生7级以上强震91次,东部只发生27次(台湾省和东北深震除外)。但是由于东部人烟稠密经济发达,地震形成的灾害要远大于西部。地震活动西强东弱的原因是中国大陆构造变形的主要动力来自于印度板块对青藏高原的推挤。
他表示,大陆强震还具有明显的分带性,强震沿地震带集中发生。
——新疆的强震主要沿南天山和北天山地震带发生,特别是南天山与帕米尔交界的乌什地区更是全球大陆强震的高发区,地震类型以挤压逆冲为特征,反映了天山山脉向塔里木和准噶尔盆地的双向逆冲作用。
——青藏高原的强震多数发生周边地震带上,其南边界是弧形的喜马拉雅地震带,有历史记载以来发生过5次8级以上强震;东边界是著名的南北地震带,“5·12”汶川大地震就发生在这里;北边界是祁连山—阿尔金地震带,也控制了一系列7级以上历史强震的发生;高原内部的强震则主要发生在一些大的断裂带上,如1954年西藏当雄8级地震发生嘉利断裂带上,2001年昆仑山口西8.1级地震发生在昆仑断裂带上。
——川滇地区也是中国大陆地震活动强烈的地区,有历史记载以来共发生7级以上强震23次,主要沿鲜水河—小江地震带和滇西(腾冲—澜沧断裂)地震带分布。
——由陕西渭河盆地、山西盆地带、内蒙河套盆地带、银川盆地和六盘山区组成的鄂尔多斯周缘地震带则是另一个强震活动带,控制了有历史记载以来的19次7级以上强震的发生。其中1556年陕西华县8级大地震及后续次生灾害造成了83万人的死亡,是有历史记载以来死亡人数最多的一次地震事件。而1920年宁夏海原8.5级地震形成了长达215公里的地表破裂,造成了20万人的死亡。
——华北平原地震区有历史记载以来发生过7次7级以上强震。东部沿郯城—庐江断裂1668年发生过8级强震。北边界的张家口-渤海断裂带与盆地内北北东向断裂的交界地带往往是强震的孕育场所,如1679年三河—平谷8级地震和1976年唐山7.8级地震。华北平原的7级以上地震还沿内部主要活动断裂发生,如1937年山东磁县和1966年邢台地震。
——东北吉林和黑龙江一带的7级以上强震发生在600-700公里深度范围内,不对地表形成强烈破坏,是太平洋板块下插入日本岛弧和中国大陆之下的结果。除了福建和广东东南沿海受台湾海峡地质构造运动影响发生过7级以上强震之外,中国大陆的其他地区强震活动相对较弱,一般很少发生7级以上的破坏性地震。
张培震表示,上述强震活动受中国大陆周边动力环境和内部地质构造的控制。中国大陆地处欧亚板块的东南部,为印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块所挟持,板块间的相对运动和板内动力作用控制着中国大陆地震的空间展布格局,其最显著的特征之一就是巨大的活动断裂十分发育,将中国大陆切割成为不同级别的活动地块。
“活动地块边界带也就是重要的地震带,例如青藏地块的东边界带就是著名的南北地震带,这次‘5·12’汶川大地震发生在其中段的龙门山断裂带上,这就是中国大陆地震成带分布的原因。” 张培震说。
他特地指出,距“5·12”汶川大地震200多公里的岷江断裂,1933年发生7.3级叠溪地震,地震本身造成了约6000人的死亡,但地震滑坡形成了几个堰塞湖,48天之后溃坝,冲毁了下游村庄,造成2500人的死亡。这一惨痛的历史教训表明,中央采取果断措施,迅速治理“5·12”汶川大地震形成的堰塞湖是完全正确和非常及时的。
由于绝大多数7级以上强震都发生在活动地块边界的活动断裂带上,查明这些断裂带的活动习性和长期地震危险性,是做好防震减灾工作的基础环节。“建议有关部门统一规划,按轻重缓急分阶段地对全国主要活动断裂开展详细调查和综合研究,为防震减灾提供基础信息。”张培震说。
专家分析地震预测现状:地震,究竟能不能预测
新华网北京6月26日电(记者邹声文、张景勇、周婷玉)地震到底能不能预测?汶川特大地震发生后,社会各界对此看法不一。
中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震26日向全国人大常委会作中国地震灾害与防震减灾的专题讲座时表示:“在认真进行科学研究的前提下,地震的中长期预报(一般10年以上)相对可靠,但不是百分之百准确;短临预报非常困难,但不是绝对不可能。”
中国地震局资深地震预报专家张国民研究员的总结则是:“在充分和合理地应用现有实践经验和研究成果的前提下,在某些有利条件下,对某种类型的地震,有可能做出一定程度的预报。”张培震认为,这样的总结比较实事求是,这就是中国地震预报的现状。
张培震说,当前的科学技术虽然突飞猛进,但仍然是“上天容易入地难”。人们还不能对地震孕育发生的10-20公里深处进行直接观测,设在地表的间接观测也十分稀疏。地球内部的“不可入性”;大地震的“非频发性”;地震物理过程的复杂性等是地震预测的主要困难所在。
张培震说,大地震重复发生的时间很长,对大陆内部的断裂而言往往是上千年到数千年,远远大于人类的寿命和仪器记录地震的时间,这就限制了对地震发生规律的经验总结。地震是在极其复杂的地质结构中孕育发生的,它的过程是高度非线性的、极为复杂的物理过程,人类迄今为止对这一过程的了解很少。这些困难都极大地影响到地震预测预报的准确性。
美国科学家们曾提出“地震是不可预测”的学术观点,认为目前在世界范围内还没有任何方法能够有效地进行地震的短临预报,也就是还不能准确地预报几天到1-2月内地震发生的时间、地点和强度。张培震说:“这种观点在科学意义上大体是符合实际的,但不是绝对的。”
他指出,世界各国的地震学家们从来就没有停止过对地震预报的探索,并且不断地取得不同程度的进展。我国从1966年河北邢台地震起开始了地震预测的探索和实践,1975年对有明显前震活动的辽宁海城7.3级地震进行了成功的预报,之后还对发生在云南、新疆、青海和辽宁的一些具有某些“前兆”异常的中强地震进行过有减灾实效的震前预报。
但张培震表示,据他了解,中国地震局监测预报司、中国地震台网中心和四川省地震局在“5·12”汶川大地震发生前没有接到任何有关这个地区正式的短临预报意见。从震前的监测结果来看,没有发现显著的、大范围的、能够让地震学家们在现有科学水平上、依据现有经验做出判断的“前兆”异常。
“但这次强震究竟有没有与地震相关的‘前兆’异常,有什么样的‘前兆’异常,能够汲取什么样的经验教训,还要等待对震前所有资料的进一步深入分析后才能下结论。”他说。
据了解,2004年批准的国家973项目的研究地区也包括龙门山断裂带,“5·12”汶川8级地震发生在项目研究区的东北部,获得了十分宝贵的震前和震后的观测资料。
“对地震的监测预报是防震减灾的突出环节,是必须下大力气努力探索,争取有所突破的一项重要工作。”张培震表示,之所以说明地震预报是世界难题,并不是要“知难而退”,为放弃开展地震预报研究寻找借口;而是要明确问题和困难所在,找准突破点,以便有的放矢地加强观测、加强研究,努力克服困难,知难而进,积极进取,探寻地震预报新的途径。
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