河北地質(zhì)大學(xué)陳志耕教授發(fā)現(xiàn)世界上第一個(gè)天然大地震的震源遺跡，滕吉文、趙文津等8位院士認(rèn)為該發(fā)現(xiàn)為一類地震成因機(jī)制乃至地震預(yù)測(cè)研究提供了可見(jiàn)并可直接研究的震源實(shí)體——
□本報(bào)記者 王敬照
在各種自然災(zāi)害中，地震被認(rèn)為是群害之首。它以爆發(fā)之突然、摧毀之劇烈、傷亡之慘重、施救之艱難，讓世人所畏懼。據(jù)了解，全球每年要發(fā)生500萬(wàn)次地震，其中有感地震占1%，能夠造成嚴(yán)重破壞的大地震和特大地震平均每年發(fā)生18次左右（85%發(fā)生在海洋里）。千百年來(lái)，人類一直渴望有朝一日能夠準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)地震，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，然而現(xiàn)實(shí)是：迄今為止，地震預(yù)測(cè)仍然是一個(gè)世界性的科學(xué)難題。
人類可以借助天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)成百上千光年遠(yuǎn)的浩瀚太空，但對(duì)地表以下僅十幾公里深處的情況仍“一頭霧水”。而地震的震源往往在地下幾十乃至上百公里，因此震源的不可視、不可入問(wèn)題，成為擺在地震研究工作者面前的最大難題。
日前，河北地質(zhì)大學(xué)地球動(dòng)力與應(yīng)用研究所陳志耕教授經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，在東秦嶺熊耳山南麓發(fā)現(xiàn)了一個(gè)形成于兩億多年（216.8百萬(wàn)年）前的前古地震震源遺跡，該研究成果發(fā)表在了《地質(zhì)學(xué)報(bào)》上。中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心查新報(bào)告認(rèn)為：“‘天然可見(jiàn)震源遺跡’的研究明確給出了一個(gè)具有深度、震級(jí)和時(shí)代三要素且一致、可見(jiàn)的地震震源遺跡，證明了在震源遺跡處發(fā)生的隱爆作用是該地震的真正成因。在國(guó)內(nèi)外公開(kāi)的文獻(xiàn)中未見(jiàn)相同報(bào)道?！?/p>
中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所滕吉文院士、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院趙文津院士等8位院士，結(jié)合中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心等機(jī)構(gòu)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究狀況的檢索查新結(jié)果認(rèn)定，東秦嶺天然大地震的震源遺跡是迄今為止發(fā)現(xiàn)的世界上第一個(gè)天然大地震的可見(jiàn)震源遺跡。該震源遺跡的發(fā)現(xiàn)，首次為“隱爆地震成因”類型提供了實(shí)例依據(jù)，為該類地震成因機(jī)制乃至地震預(yù)測(cè)研究，提供了可見(jiàn)并可直接研究的震源實(shí)體。
十公里深處震源遺跡露出地表
“地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方稱為震源。一般將震源看作一個(gè)點(diǎn)，而實(shí)際上震源是一個(gè)區(qū)，即震源區(qū)?！标愔靖榻B，地震發(fā)生時(shí)，振動(dòng)以地震波的形式從震源傳出，在地球內(nèi)部和表面?zhèn)鞑ァＵ鹪丛诘孛嫔系耐队包c(diǎn)稱為震中。大地震動(dòng)是地震最直觀、最普遍的表現(xiàn)。在海底或?yàn)I海地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)烈地震，能引起巨大的波浪，稱為海嘯。
據(jù)介紹，科學(xué)家根據(jù)震源深度把地震分為淺源地震、中源地震和深源地震。震源越淺，破壞性越大，但波及范圍也越小，反之亦然。淺源地震，是指震源在地下60公里以內(nèi)的地震，這種地震對(duì)人員和建筑物的威脅最大。震源在地下60-300公里的是中源地震，300公里以上的是深源地震，目前探測(cè)到最深的地震是720公里。
“我們要直接研究可能發(fā)生的地震，必須得到達(dá)孕育地震的深度，要到地下十幾公里、幾十公里甚至數(shù)百公里的深部，而目前的技術(shù)水平根本做不到。”陳志耕表示，人類對(duì)地下直接到達(dá)的最深處是上世紀(jì)70年代前蘇聯(lián)實(shí)施的科拉超深鉆探工程，最終深度為12261米。所以，人類對(duì)地震的研究主要是通過(guò)地震波給地球做類似于給人體做CT的形式間接進(jìn)行。
2010年，陳志耕在東秦嶺進(jìn)行礦床地質(zhì)科研項(xiàng)目研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同類型的隱爆角礫巖按照一定的規(guī)律分布?！澳憧?，位于中心部位的隱爆角礫特別碎、特別圓，而從中心部位向外，隱爆角礫的破碎和圓度則呈大致的遞減變化，再往外部，就成為大型網(wǎng)格狀的巖石原位破裂?！标愔靖钢粡埵疽鈭D向記者介紹，地礦工作者對(duì)隱爆角礫巖－斑巖成礦作用已經(jīng)有很深入的研究，在隱爆角礫巖形成過(guò)程中的物質(zhì)來(lái)源、巖漿氣液流體的臨界性、巖漿氣液流體減壓沸騰產(chǎn)生的壓力積聚以及最終引起深部突發(fā)性隱蔽爆炸（隱爆）的機(jī)制等方面形成了很多共識(shí)。但是，由于研究目標(biāo)或者關(guān)注點(diǎn)不同，對(duì)于這類隱爆角礫巖體形成時(shí)所產(chǎn)生的地震效應(yīng)卻沒(méi)有關(guān)注，更沒(méi)有人深入系統(tǒng)地研究隱爆角礫巖體形成時(shí)的地震強(qiáng)度這一重要問(wèn)題。
“我是唐山人，親身經(jīng)歷了那次大地震，所以在進(jìn)行地球構(gòu)造動(dòng)力及資源勘查研究的同時(shí)，一直關(guān)注地震的相關(guān)研究?！标愔靖嬖V記者，當(dāng)時(shí)，他從地表發(fā)現(xiàn)的巖石破碎種類和分布特征斷定，這應(yīng)該是一個(gè)隱爆成因的震源遺跡。
但科學(xué)研究是靠事實(shí)和證據(jù)說(shuō)話的。在完成了手頭的地質(zhì)項(xiàng)目后，陳志耕把主要精力投到這個(gè)震源遺跡的相關(guān)研究上來(lái)。他通過(guò)野外地質(zhì)勘查、巖石地球化學(xué)、同位素測(cè)年、角礫巖微觀破碎特征等分析研究，認(rèn)為這是一個(gè)形成于兩億多年（216.8百萬(wàn)年）前，發(fā)生于當(dāng)時(shí)地表十公里以下，隱爆總能量約1.55×1017焦耳、震級(jí)達(dá)到7級(jí)，經(jīng)過(guò)地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升與風(fēng)化剝蝕，最終出露于地表的震源遺跡。
“盡管地震發(fā)生在2億多年以前，但它對(duì)研究這一類地震的成因同樣具有極其重要的意義?！标愔靖硎?，滕吉文、趙文津等8位院士已經(jīng)建議在該遺跡發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)可見(jiàn)震源實(shí)體的科學(xué)研究基地。
為隱爆地震理論提供直接證據(jù)
“根據(jù)產(chǎn)生的性質(zhì)不同，地震可以分為天然地震和人工地震兩大類?！标愔靖榻B，天然地震主要是構(gòu)造地震、火山地震等。人工地震是由人為活動(dòng)引起的地震，如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動(dòng)；在深井中進(jìn)行高壓注水以及大水庫(kù)蓄水后增加了地殼的壓力，有時(shí)也會(huì)誘發(fā)地震。
目前，學(xué)術(shù)界對(duì)構(gòu)造地震發(fā)生的成因有一個(gè)普遍的共識(shí)。根據(jù)板塊理論，全球分為6大板塊,大板塊內(nèi)部包含若干小板塊。板塊內(nèi)部穩(wěn)定,邊界在內(nèi)部巖漿的作用下比較活躍,容易發(fā)生地震。究其原因，是由于地殼(或巖石圈)發(fā)生斷層而引起。地殼(或巖石圈)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中發(fā)生形變,當(dāng)變形超出了巖石的承受能力, 巖石就發(fā)生斷裂，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中長(zhǎng)期積累的能量迅速釋放，造成巖石震動(dòng)，從而造成深處巖層錯(cuò)動(dòng)、破裂形成地震。一般認(rèn)為，世界上90%以上的破壞性地震都屬于構(gòu)造地震。
“盡管構(gòu)造地震的成因理論已經(jīng)相對(duì)成熟，但它仍有一些缺陷，無(wú)法對(duì)發(fā)生過(guò)的一些大地震進(jìn)行合理的解釋?！标愔靖榻B，一些地震學(xué)家開(kāi)始提出一些新的地震成因理論，其中就包括隱爆地震。但此前，沒(méi)有直接證據(jù)來(lái)支持這一類的地震成因觀點(diǎn)。東秦嶺天然大地震震源遺跡的發(fā)現(xiàn)，為這一類地震提供了直接證據(jù)。
根據(jù)陳志耕已收集的相關(guān)數(shù)據(jù)，東秦嶺大地震與構(gòu)造作用沒(méi)有直接關(guān)系，而且更多的證據(jù)指向這一地震是隱爆地震?！艾F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的隱爆系列角礫巖及其分布特征只有在深部劇烈的爆炸后才會(huì)形成，而且根據(jù)同位素示蹤分析，這些物質(zhì)都是來(lái)自于地殼以下的深部?！标愔靖硎?，該震源遺跡是上地?；蛳碌貧そ?jīng)深熔形成的花崗質(zhì)母巖漿結(jié)晶分異產(chǎn)生高溫高壓氣液流體乃至超臨界流體，沿?cái)嗔训缺∪醪课簧仙骄植抗杌忾]空間內(nèi)積聚，產(chǎn)生高溫高壓氣液流體膨脹壓力并逐漸積累，當(dāng)積累的巨大壓力超過(guò)深部巖石可承受的極限壓力時(shí)，便在深部產(chǎn)生劇烈的隱蔽爆炸所形成。
地震孕育過(guò)程是十分復(fù)雜的，地震的成因機(jī)制也是多種多樣的。在中地殼以下發(fā)生的地震，很可能不能簡(jiǎn)單地用構(gòu)造地震來(lái)解釋。陳志耕認(rèn)為，地球內(nèi)部是熾熱且含水的，而且低速體（熱的、近似于流體的物質(zhì)）與地震的孕育和發(fā)生有著密切關(guān)系。
“在發(fā)生的構(gòu)造地震中，普遍伴有深部低速體的存在?，F(xiàn)在問(wèn)題的關(guān)鍵是，是深的隱蔽爆炸觸發(fā)了已有斷裂構(gòu)造的錯(cuò)動(dòng)而發(fā)生地震，還是僅由單純的斷裂錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生地震?！标愔靖硎?，隱爆地震的證實(shí)很有可能補(bǔ)充和完善地震成因理論。
揭示地震秘密仍需深入研究
“我們說(shuō)地震預(yù)測(cè)是個(gè)世界性的科學(xué)難題，主要是因?yàn)榈貧ど畈康牟豢扇胄?、地震過(guò)程的復(fù)雜性和地震事件的小概率性?！?陳志耕解釋說(shuō)，人類還不能進(jìn)入到地下深部進(jìn)行直接研究地震，只能是在地面設(shè)一些臺(tái)站進(jìn)行間接探測(cè)。
據(jù)介紹，我國(guó)已建立了1200多個(gè)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站，形成一個(gè)對(duì)大地活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)，時(shí)刻觀察和分析著地下“動(dòng)靜”。首先，它監(jiān)測(cè)地球上板塊的運(yùn)動(dòng)、斷層的移動(dòng)，尤其是一些重點(diǎn)地震區(qū)地下應(yīng)力的微小變化。再有，就是監(jiān)測(cè)地球的重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等等變化，因?yàn)榈卣饠鄬影l(fā)生錯(cuò)動(dòng)的前后，必然伴隨大量的物理場(chǎng)的異常變化。最后，還要監(jiān)測(cè)地下水的水位、水中氡氣等放射性元素的變化。
然而，用這些途徑去研究和預(yù)測(cè)地震，無(wú)論是從理論上、方法上還是技術(shù)上都有很大的難度。除了利用監(jiān)測(cè)臺(tái)站等手段外，人們也曾多次使用一種特殊的手段進(jìn)行地震預(yù)報(bào)，那就是通過(guò)觀察動(dòng)物的行為來(lái)監(jiān)測(cè)地震。幾千年前，人們就注意到很多動(dòng)物在地震前會(huì)有行為異常。但要說(shuō)有這些征兆就必然會(huì)發(fā)生地震，目前還沒(méi)有科學(xué)依據(jù)。
“我覺(jué)得，地震成因問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。”在陳志耕看來(lái)，在地震成因沒(méi)有弄清楚之前，所有的預(yù)測(cè)都是建立在假設(shè)基礎(chǔ)上。“東秦嶺天然大地震震源遺跡的發(fā)現(xiàn)，只是提供了一個(gè)可供研究的線索和載體，許多地震的秘密還需要更多科學(xué)家通過(guò)深入的研究來(lái)揭示?！?/p>
聯(lián)系客服
