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解读古地震

已有 3226 次阅读 2019-5-22 09:10 |个人分类:科研随想|系统分类:科研笔记| 古地震

古地震的定义还未完全统一,目前有三种常见的说法:(1)人类历史记载以前所发生的地震;(2)整个地质历史时期中所发生的地震;(3)第四纪以来发生的史前地震。上述定义仅在古地震的年代跨度方面有所不同,不影响本文的观点,不如先搁置争议,在诠释古地震现象的基础上,通过分析提出新定义。古地震研究是通过保存在第四纪沉积物中的位错及其他与地震有关的地质和地貌证据,识别古地震的年代、频率与强度, 被认为是活动构造研究和地震危险性评估中最有前景的领域。前人通过现场调查研究,发现了大量距今数千年、数万年甚至更早的古地震事件。那么,为何会有如此多的古地震事件呢?能不能合理解释其成因机制呢?要合理回答这些问题,得从地震周期入手。

关于地震周期,前人有五花八门的认识。然而,从我们研究构造地震的情况来看,前人的认识有误。基于对全球62个地震区的震例分析与逻辑推理,我们认为:每个地震区的地震周期由锁固段按照承载力从低到高的次序依次断裂定义(图1)。当最后一个锁固段断裂时主震发生,此时有最大应力降产生,这标志着地震区开始发生宏观卸载和最后一个承载力最高的锁固段进入应变软化阶段;显然,与主震有关的后续地震为余震;余震活动结束后,新一轮地震周期将启动。

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1 地震区地震周期旋回

我们对地震周期旋回的认识靠谱吗?以下将给出进一步的说明。

从哲学观点看,包括从微观世界的各种粒子到星系星球的世界万物,其运动与变化是绝对的,静止与不变是相对的。既然如此,那另一个结论就必须成立-----世界万物运动变化的法则必须是终而复始、循环往复的,即必然是轮回的。否则,永远的单方向发展将无法呈现可持续性。鉴于此,地震演化也不应例外,应存在地震周期旋回。

从力学观点看,地幔对流影响和驱动着板块运动、断层运动和地球表层的地质构造活动,包括大陆漂移、地震、火山活动和造山运动等。在这样持久且缓慢的“梯级”加载作用下,若锁固段的裂纹扩展(地震)只有局部应力降产生而地震区不发生宏观卸载,那么断层中任何承载力有限的岩石——锁固段和非锁固段,其最终必然进入峰后的应变软化阶段。在此阶段,地震的频率和强度必将呈逐渐减弱趋势。这意味着若每个地震区只承受加载而不经历宏观卸载,全球的地震活动将趋于平静。然而,事实并非如此,从全球有史以来的地震目录看,地震呈越来越猛且越来越强烈之势。为解决假设推理与事实之间的矛盾,正确的理解只能是:在某一轮地震周期,主震与余震表示地震区的能量释放阶段或宏观卸载阶段,卸载到一定程度余震活动结束;由于缓慢的构造运动作用,地震区恢复至加载状态——标志着新一轮地震周期启动,在压密以及温压作用下,已断裂的锁固段开始逐渐愈合,其承载力得以逐渐恢复,在恢复期间不会发生较大地震;当锁固段具有一定的承载力且加载至某锁固段的裂纹起裂点时,较大地震又将开始闹腾,且一开张就停不下来。由此推断,某轮地震周期主震后的余震活动结束后,应存在一个长期的地震活动平静期(2),平静期的长短主要取决于主震震级和加载速率,这为确定相邻两轮地震周期的界限提供了依据。上述力学分析说明,地震区地震周期应存在旋回现象。

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 2  相邻两轮地震周期的地震序列(较大地震)示意图

上述长期的地震平静期是否存在呢?以澜沧地震区(图3)为例,该区上一轮地震周期曾发生460722日泰国湄占MK8.5地震,这是一次主震(缺失余震记录),然后直至192252日才开始有地震(缅甸MK5.0)记载,中间约有1462年无地震记载。当然,无记载的情况无非有两种:一种是确实无较大地震发生;另一种是有较大地震发生但无记载,这在无人类居住的情况下常有。我们查阅了该地震区涉及的云南、缅甸和泰国人类居住和文明情况,可认为起码约从1044年起至192252日缅甸MK5.0地震前,该地震区无较大地震发生,这样平静期起码约有878年。每个地震区开始有地震记载的年代早晚不一,也意味着上述地震平静期确实存在。如唐山地震区当前地震周期自公元前1767年起有地震记载,汶川地震区当前地震周期自638年起有地震记载。

上述分析表明,地震周期旋回确实客观存在。明确了地震周期旋回的概念,就容易解释古地震啦。

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3 西南地区12个地震区地震构造图

在漫长的地质历史时期,每个地震区可能已经历了多轮地震周期。我们的研究表明,只有少数地震区经历了上一轮地震周期,在其当前地震周期主震尚未发生;其他地震区均处于当前地震周期。换句话说,有史以来记录的地震,其所属地震周期的轮次均能确定。基于此,可给出古地震的一个新定义:把不能确定地震周期轮次的、通过勘察发现的地震通称为古地震。若某一地震区经历的地震周期轮次越多,则可能会发现越多的不同年代古地震;若古地震发生在较早的轮次,其年代必然也较早。苏德辰老师曾发现北京西山约15亿年前有古地震事件,这实属正常,不必感到惊讶。鉴于锁固段支配构造地震演化过程,所以不管是古地震还是非古地震,其成因机制均可归因于构造运动加载下锁固段的脆性破裂。

预测地震区未来标志性地震,仅采用当前地震周期的地震数据进行分析即可,无需考虑古地震事件。

那么,研究古地震对地震危险性评估有多大指导意义呢?目前看来,意义并不大,其一是对古地震年代和强度的测定存在着强非确定性,难以确定其对应的地震周期轮次和地震类型(如标志性地震和预震);其二是每个地震区某一地震周期的古地震序列难以完整构建,缺失大量古地震记录在所难免;其三是某一轮地震周期的地震时空强要素,不可能完全复制前轮地震周期的地震时空强要素,其由锁固段的几何与力学性质以及加载环境条件决定。尽管如此,研究古地震对理解活动构造的演化特征还是有帮助的,应予肯定和支持。

参考(略)



https://wap.sciencenet.cn/blog-575926-1180438.html

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