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日本9级强震 中外地学专家如是说 【真的老虎】【小鸟】最【牛】

已有 7883 次阅读 2011-3-14 23:01 |个人分类:地震探秘|系统分类:观点评述| 日本, 强震

魏东平

       太平洋板块俯冲与日本巨大地震的周期性发生   2011-03-12

 

  看到新闻中播放的日本巨大地震所造成的惨烈后果,深感震撼。此时此刻,惟愿震灾区的日本老百姓,包括居留与学习在那儿的国人同胞,能够早日度过难关。

 

    日本是世界上地震发生最为频繁的国家之一,这种现象是与太平洋板块俯冲与日本周边的板块运动紧密关联的(图一)。对环太平洋俯冲带地震活动性的解释,是当今板块构造学说最为成功的例子之一。
              
 
    图一显示,日本列岛生存于太平洋与欧亚两大板块的夹缝之中,在对东亚包括日本列岛的板块划分历史上,最初,整个日本列岛被一切为二,分别归属于欧亚与北美两大板块系统,整个日本列岛的大部分归属于欧亚板块(图一左上)而直接面对太平洋板块的强烈俯冲;后来的研究发现,日本列岛可能是从其中间部分分开,并分属于欧亚与北美两大板块(图一右上),其北半部分属于北美版块,东侧承受太平洋板块俯冲,而西侧则以接力方式,向欧亚板块亦即中国的东北地区俯冲,同时,其南半部分与中国大陆地区部分整体相连,构成欧亚板块的东缘部分,承受来自于太平洋与菲律宾板块的接力俯冲
 
    进一步的工作表明,北美版块中的鄂霍兹克海部分与日本列岛的北半部分,作为一个整体,可以作为一个独立的鄂霍兹克微板块从北美版块中分离出来(图一左下);甚至,日本的本州部分,也就是这次日本发生巨大地震所在的地区,作为一个微板块,可以进一步从鄂霍兹克微板块中独立出来(图一右下)。
 
    但无论如何,日本列岛由于受到太平洋板块的强烈俯冲作用,而持续处于地震的多发与强发之现状,都是不可改变的一个事实
 
    其实,关于在日本四国岛的日本南海、北上至东京都所在的关东地区,一直持续向北到靠近北海道的南部,自本世纪初开始,会在最近的10-30年,发生一次8级以上的巨大地震,已经基本成为地震学家们的共识
 
    考虑到太平洋板块自南向北对该地区的俯冲速率为每年65到85毫米范围变化(图二),而一个巨大(例如一个8级地震)地震的应变累积会在5-7米左右,因此,经过大约70-120年,这种太平洋俯冲运动的缓慢积累,该地区便会完成一个巨大地震的能量积聚过程,而迟早会被释放出来。
 
    历史地震记录显示,在过去的500年间,该地区巨大地震的发生周期为90-150年,另外一些科学家们,给出的估计是70-100年,平均为85年,这种估计差别的存在,主要在于他们对于历史上发生于该地区之巨大地震、特别是早期阶段所发生的巨大地震震级大小之认定的不同上。
 
    最近一次的日本关东巨大地震,发生于1923年,距本世纪开始的2000年,已经77个年头,已经严重逼近科学家们关于该地区巨大地震复发周期的估计。这也是为什么本世纪一开始,便在日本国内,包括民间与学术界两方面,俱都掀起了一波又一波关于日本关东地区,距世纪之初的近期内,将要再发生一次巨大地震的讨论之原因。
 
    日本国内每年这样频繁的、关于此类问题的重复讨论,于外人看来,宛如我们看到的放牛娃儿,高声呼喊“狼来了”的类似情景。但是,终于这次,一个接近9级的巨大地震,在距离上一次日本关东大地震88年之后,在该地区那么突然地、先是静静继之非常猛烈地,如约踏来
 
    不过,联系到该地区历史上所发生巨大地震的实际时间空间分布,以及地震学家们关于太平洋板块在该地区俯冲速率的估计,完全可以预言,这次日本巨大地震、包括其后一系列持续余震的发生,而会释放掉80余年来不断积累的绝大部分应变能量。相应地,在未来的50-70年内,该地区能够再次发生8级以上巨震的概率,便会降至极低极低的程度了
 
    

主要参考文献

  1.    Seno T, Sakurai T, Stein S. Can the Okhotsk plate be discriminated from the North American plate? J. Geophys. Res., 1996, 101: 11305-11315

  2.    Wei D, Seno T. Determination of the Amurian plate motion, in Mantle Dynamics and Plate Interactions in East Asia, Geodynam. Series ed. By M. Flower et al. Am. Geophys. Union. 1998, 27: 337-346

 

 

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地震仪记录到的日本地震的地震波,与海啸引起的太平洋浪高分布

已有 220 次阅读 2011-3-14 10:35 |系统分类:科研笔记|关键词:日本地震 太平洋 language 地震波 海啸

资料来源于德国地球科学研究中心(GFZ)
 

 
  日本地震的震级-时间图,主震前有大量前震

已有 1332 次阅读 2011-3-11 16:19 |系统分类:科研笔记|关键词:日本地震 时间

本次地震为板块边界逆冲型地震,有大量前震。从9日开始就有大量中等地震。
根据部分数据,临时做了一个M-T图(震级-时间):纵坐标为震级,横坐标为3月9日到11日(世界标准时)。
由于数据不全,本图只给出部分中等地震数据,根据地震发生的规律,应该有大量小于4级的小震。

 

 
 
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     日本俯冲带的地震活动与中国 2011-3-13 03:51

 

【内容提要: 太平洋板块的俯冲自1亿8千万年(180 Ma)以来一直影响着中国东部,中国东部的岩浆活动、火山喷发、地震活动、裂谷形成、岩石圈减薄无不与此有关。2011年3月11日日本发生的9.0级地震不过是太平洋板块向欧亚大陆之下亿万年的俯冲又迈出了一小步。俯冲板块的先头部队早已穿越上-下地幔边界(660千米深)并深达核-幔边界(2900千米深)。郯庐断裂与日本海沟俯冲带的地震活动具一定的相关性。但不别担心由太平洋俯冲板块在中国境内形成的直接的地震,因为它们都是些深源地震,主要分布在吉林省珲春-汪清一带,震源深度高达500-660 千米,这样的深源地震对地面工程建筑破坏性较小。】

日本俯冲带的地震活动与中国

              嵇少丞

1. 所幸不是直下型地震

   所谓“直下型地震”系指地震的震源位于城市直下方的地壳内,或者说,城市直接建在断裂带上。直下型地震对城市造成的危害最大。例如,1995年1月17日日本大坂-神户地震、1999年8月17日土耳其伊兹米特地震、1999年9月21日台湾集集地震、2001年1月26日印度古吉拉特邦地震等都是城市直下型地震,因此都造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失。
    3月11日的日本9.0级地震的震源所幸不是位于仙台等城市的直下方,否则,后果更是不堪设想。
    震源位于据仙台海岸以东130公里的太平洋板块俯冲带上,震源深度24公里,震中位于38.322°N, 142.369°E,发震断裂为向西缓倾的逆断层,其倾角还不到15度。岩石的摩擦系数约为0.75,倾角26.5度左右的断层最易活动。这次发震断裂的倾角还不到15度,故需更大的差应力才能启发地震。地震还触发新燃岳火山爆发。太平洋板块向西强烈推挤着欧亚板块,激烈冲突的前沿阵地就是日本海沟及其向西倾斜的俯冲带,双方就这样互不相让地挤压着、僵持着、几十年、几百年甚至上千年,俯冲带内的岩石在痛苦地支撑着来自双方的应力,应力越积越高,震源体处的岩石终于支撑不住了,瞬时间彻底崩溃了,断裂迅速滑移,释放出巨大的能量,其中约90%的能量耗散于岩石破裂、碎裂、摩擦、升温 (形成一种由极细的岩石碎屑和熔浆混合而成的假熔岩) 等,另外10%左右的能量以地震波的形式迅速传遍全球,震撼整个日本岛国,掀起滔滔海啸,无情的吞噬沿途的一切。这次巨灾使得城镇夷平,江河易容,美丽的家园满目疮痍,鲜活的生命瞬间凋零……举国同悲,全球震惊。
   
    日本历史上曾记载数次大地震,例如,1707年发生的约8.4级的宝永地震,600公里的范围内都感到摇晃。死亡人数至少6万以上,房屋倒塌6万户以上。地震带来的海啸袭击日本太平洋沿岸,海浪吞噬了大约2万户人家。这次地震使地下有岩浆的地壳被压缩和能量积蓄,导致一个月后富土山火山爆发日本历史上地震死亡人数最多的可以说是1923年9月1日发生的7.9级的关东大地震。该地震发生在日本首都所在地东京,由于人口密集和木结构房屋集中以及地震引起的火灾等原因,死亡和去向不明人口达142807人,受灾人口340万人,烧毁房屋44万7千户。2011.3.11这次地震死伤人员还有待统计。


2. 太平洋板块俯冲与中国郯庐大断裂的地震活动

    3月11日的9.0级日本地震使得太平洋板块相对欧亚板块一瞬间下插了5-6米,中国大陆如何响应这一巨变?突然间的板块俯冲能否触发中国东部特别是郯庐大断裂的连锁反应,我们只能拭目以待


    大家还记得2004年12月26日晨7点59分,印尼苏门达腊岛北部附近海域发生特大地震并引发海啸,造成印度洋周围近30万人死亡,其中印尼有近24万人,斯里兰卡有3万多人,印度有近2万人,泰国有近9000人。此外,缅甸、马尔代夫、马来西亚、索马里、坦桑尼亚和肯尼亚也都有人死亡。苏门达腊地震加速了印度板块向北运动。三年多之后,出于青藏高原东边界的四川汶川发生了8.0级地震,在龙门山地区造成大量房屋倒塌,导致69,226人死亡 (已确认),17,923人失踪 (尸体尚埋在废墟、塌方或泥石流之中) ,374,643人受伤,4,500多万人失去家园,导致上万亿元的财产损失。这是因为苏门达腊和龙门山同属于一个地质构造体系,即印度板块与欧亚板块汇聚碰撞的系统,系统内各断裂带彼此关联,协同合作,往往牵一线带动一片,出现多米诺骨牌式的连锁反应,某一个地块向前迈了一步,它会将应力传递给前面的地块使其前进,也会腾出空间让后面的地块往前赶一步,从而使得地震活动具丛集性,即地震在某一时间段内密集成丛发生。

    不必担心由太平洋俯冲板块在中国境内造成的直接的地震,因为它们都是些深源地震,主要分布在吉林省珲春-汪清一带,震源深度高达500-660 千米,这样的深源地震对地面工程建筑破坏性较小。例如,2002年6月29日01时19分,在吉林省汪清县 (43.5ºN,130.6ºE) 发生7.2级地震,震源深度540千米。尽管震级较高,影响范围较大,但由于属深源地震,地震波在传播过程中,能量大大衰减,到达地面后对地表几乎没有造成破坏。

    我还是最担心郯庐断裂。前人已对中国东部地震与日本海沟地震的相关性做了初步分析,  例如,洪川、窦振亚、刘锋涛, 1996, 地震,No3;吴佳翼, 1979,地球物理学报,No4。一般认为郯庐断裂带与日本海沟俯冲带的地震活动随时间发展起伏的特点很相似,地震活动段和间震段亦一致。两者的关系虽然复杂,但也是彼此促进、相互连锁。

    中国东部的郯庐断裂和日本的海沟也同属于一个地质构造系统。仙台以东的俯冲带过去闭锁了近千年,那是因为它在前进的道路上遇到绊脚石或无法克服的巨大阻力在这个时段内应力逐渐积累,直到2011年3月11日,应力终于达到斩断绊脚石的程度,岩石破裂或摩擦失稳、断层滑移,于是该构造体系又进入新一轮的活跃期。因此,对中国东部特别是巨型的郯庐深大断裂带的地震活动的研究不能仅局限于某区域或某条断层,而应把日本海沟、俯冲带作为整体的、统一的“一盘棋”看待。要研究地震在这盘“棋”上跳跃或迁移的规律。同一条断裂带上地震的“迁徙实质是构造破裂的定向延伸,而地震跳跃于同一系统的不同断裂带实质是构造应力在不同地块之间相互传递。




图1. 亚洲活动构造简图。印度板块楔入欧亚大陆和太平洋向西俯冲形成两大阵营。箭头代表各地块运动方向,箭头中数字代表构造逃逸的期次。太平洋板块与欧亚板块之间相向运动的平均速率约6-9厘米/年,日本海沟向外海的迁移速率约2厘米/年。解释见文字。图引自嵇少丞 (2009。 地震与中国大陆形影相随,科学出版社,2009)


     郯庐断裂并不仅存于郯城与庐江之间,向南到湖北省长江北岸的武穴, 向北北东方向经安徽省的宿松、潜山、庐江、嘉山、江苏省的泗洪、宿迁、山东省郯城、沂水、潍坊,进渤海,然后过辽东半岛,穿过东北三省去了俄罗斯。在中国境内长达2400 千米,宽几十至200千米,总体走向北东10-20º,左行错距达~550 km。

    郯庐断裂在侏罗世时,是一条左行走滑断裂带,当时长度也仅是武穴 (湖北) 至安丘 (山东) ,左行错断了大别-苏鲁超高压变质岩带近500 千米, 而且郯庐断裂东侧的地块发生了15-25º逆时针旋转。在白垩世,郯庐断裂带和河北、北京、天津、辽西、渤海等华北地区一样遭受北西西向拉张,形成地堑等断陷盆地,此时郯庐断裂带进入渤海,渤海中央成为当时的沉降中心。4500万年以来, 印度大陆挤入欧亚大陆、青藏高原形成和侧向扩大、大陆向东逃逸,逃逸构造造成的构造应力和太平洋向西俯冲造成的构造应力同时作用于郯庐断裂,使其转变成右行走滑断裂带,进一步向北东方向传播扩展,穿过整个东北三省最后进入俄罗斯境内(图1) 。现今的郯庐断裂水平滑移速率约为2.3 毫米/年。
    郯庐断裂具有启发巨震的能力。1668年7月25日晚8时左右 (清康熙七年) 山东省郯城和莒县之间一带发生8.5级大地震,震中位于(35.1º N,118.6º E), 形成的同震破裂至少130千米长,走向北东20-25º,向东南倾60-80º, 右旋走滑位移为7-9 米。这是发生在郯庐断裂带上的一次特大地震,也是中国东部迄今为止最强烈的地震,有感范围波及到陕西、山西、河北、河南、湖北、江西、浙江、福建、安徽和江苏等省,总面积约100万平方千米。地震破坏的地区约19万平方千米,其中破坏惨重的有山东省郯城、临沂、莒县、沂水、江苏省新沂、宿迁等地, 最高烈度达12度。1668年郯城地震属于无前震的主余震序列,震后又发生6.5-7.1级余震6次。断裂带表现为由南向北单向扩展的特征。郯城地震造成建筑物倒塌性破坏,地面遭受强烈变形。山崩、地裂、地陷等地面形变现象主要分布于山东省大部分地区和安徽省北部, 形变带延伸南北长达130千米, 其中强破裂带大致北起莒南县板泉 , 南到郯城县归义茅茨 , 长约70余千米。由于地表大面积升降,平地大面积被溢出来的地下水淹没, 苏北赣榆县海滩隆起, 黄海海水退舍30余里。更由于数十个州县房屋倒毁 ,人畜伤亡十分惨重 ,按史料记载计算人口死亡在5万人以上 ,其中莒县死亡2万有余 ,临沂死亡1.2万以上 ,郯城死亡8700余人。
    据历史记载,郯城地震时空中如巨雷轰鸣 , 地下若万马奔腾,“一时楼房树木皆前俯后仰,以顶至地者连二、三次,遂一颤即倾。城楼垛口、官舍民房并村落寺观一时俱倒,塌如平地”,“城内四关六百余户尽倒,城垛全坍,周围坼裂,城楼倾尽,城门压塞,监仓衙库无存,烟灶俱绝”。当时正值夏季炎热多雨季节,随之而来的瘟疫流行。史料记载:“其时死尸遍于四野,不能殓藏者甚多,凡值村落之处,腥臭之气达于四十余里,臭不可闻”,“天灾存至,痢疾继发,号哭之声,彻于四野”,“先时自谓灾方过,谁知灾后病还来”。
    郯城地震那天,《聊斋志异》的作者——文学家蒲松龄正好在山东省临淄县, 晚上 8 点左右他正与其表兄李笃在旅馆对烛畅饮, 忽闻有声如雷自东南来, 向西北去, 众骇异, 不解其故。紧接着桌子开始摆簸, 酒杯倾覆, 屋梁椽柱错折有声, 人们相顾失色, 呆滞了一阵才意识到是地震, 来不及穿衣裤便急忙逃出屋外。只见远近楼阁房舍剧烈摇晃仆而复起, 墙倾屋塌之声与儿啼女号交混鼎沸。人眩晕坐立不稳, 河水倾泼猛涨丈余, 鸦鸣犬吠不停, 一个多小时始稍定。蒲松龄把自己的这些亲身体验和所见所闻 ,写成《地震》一文:“山东省南部的郯城、临沂、临沭、莒南、莒县一带灾情分外惨重。郯城城楼垛口、监仓、衙库、官舍、民房并村落寺观一时俱倒塌如平地,震塌房屋约数十万间。地裂处或缝宽不可越, 或缝深不敢视,地陷塌处皆如阶级有层次,李家庄一镇并陷, 凡数千家,泉水上涌二三丈高, 遍地水流。临沂城郭宫室庙宇公廨一时尽毁,人无完宇。山崩地裂,井内水涌高数尺,平地水深丈余,州治北门外里许坍龙潭一区,周围阔五、六丈 ,深二丈七尺,水青黑。莒县官民房屋、学署、寺庙、监库、牌坊、城垣俱倒 ,周围百余里无一存屋, 十三层塔一座崩裂一半。马蓍山崩四散, 五庐固山劈裂一半, 阎家固、施风朵、科罗朵、马齐山大山各裂一半。城内四乡遍地裂缝,或宽一尺至三尺,长数丈至数百步。沭河东崖裂缝宽三尺,自管庄至葛湖长十五里,裂处皆翻土扬沙,涌流黄水,城东北、北门大街三口井喷水高三四尺。”
    除1668年地震外,仅全新世以来郯城和莒县之间的郯庐断裂带上,至少还有另外三次大于或等于8.0级的古地震。为什么这个地区多次发生大于或等于8.0级的巨震?肯定这个地区具有特殊的地质条件。我们认为这个特殊的条件就是强岩,只有震源区有强岩才能产生强震。郯城和莒县之间的地下正是高强度的苏鲁超高压变质岩,如长英质片麻岩、花岗岩和榴辉岩等。在郯庐断裂的某些区段上已经很长时间处于闭锁和弹性应变能积累阶段 (地震空区),断裂超期服役。众所周知,巨震总是发生在本该活动而又长期未活动的地震空区。


3. 太平洋板块俯冲如何影响中国大陆东部的岩浆、裂谷及构造演化?

    郯庐断裂原是一条形成于华北-扬子板块碰撞过程中重要的、岩石圈规模的、撕裂型剪切带,其早期(245-230 百万年Ma)作左旋剪切运动(位移量<100 km)主要是为了调节扬子板块东西两侧向NNW汇聚速率的差异。随着华北和扬子板块碰撞挤压(230-200 Ma)的深入发展,郯庐断裂迅速向NE方向传播延伸,其东侧的地块沿左旋剪切的郯庐断裂向NE方向逃逸,就像印支地块在32-15 Ma时沿东侧的红河-哀牢山左旋剪切带向SE方向逃逸一样。

    郯庐断裂的传播延伸继承和利用了华北克拉通岩石圈内部先存的薄弱带。同时,扬子板块向北强烈的碰撞挤压在华北地块内造成近东西向拉伸,类似于青藏高原近期的南北向缩短而东西向伸展。郯庐断裂的左旋-伸展剪切造成其南北向延伸的次级断裂主要呈伸展拉张状态,岩石圈减薄首先在这些薄弱的部位开始,因为这些薄弱带是地幔热流最集中的地方。郯庐断裂全线及其次级断层作为薄弱带成为软流圈物资上涌的首选通道。俯冲扬子板片脱水作用析出的流体以及来自软流圈富硅、富碳酸盐的熔体优先选择左旋-伸展剪切郯庐断裂的局部拉分地段上升。这可能就是为什么中国东部岩石圈减薄中心沿NNE方向分布的原因。华北克拉通东部晚三叠纪(205-225 Ma),碱性岩浆作用就是发生在这一减薄阶段、岩石圈地幔中熔点较低的富集组分受到局部热扰动发生部分熔融的结果。与此同时,大别-苏鲁造山带中超高压变质岩快速折返。目前认为超高压变质岩快速折返是由俯冲板片断离引起的。
     160-90 Ma时,华北克拉通东部NNE向的大陆裂谷系可能是一与古太平洋板块俯冲引起的、不久即遭遗弃的弧后扩张盆地。那个时期,日本海尚未扩张成海,太平洋板块快速地向NNW俯冲到欧亚大陆下面,郯庐断裂作左旋剪切,郯庐断裂的大部分位移量是这个阶段形成的,断裂东侧的苏鲁地块逆时旋转了15-25°。太平洋板块一路插到中国东部的上-下地幔边界。俯冲板片在地幔中脱水, 形成的流-熔体从热的地幔上涌到华北克拉通岩石圈/软流圈的边界,然后通过一系列物理-化学相互作用的综合过程使岩石圈在流变学性质上发生弱化 (岩石圈流变厚度变薄)、在化学成分上发生交代和置换(从亏损的方辉橄榄岩变成饱满的二辉橄榄岩)。与此同时,沿着NNE向延伸的郯庐岩石圈深大断裂及次级破裂上升的热流造成大规模的基性岩浆活动并使岩石圈作东西向伸展,形成渤海湾、松辽、冀中拉张盆地。一旦俯冲板片脱水完毕,岩石圈减薄和基性岩浆活动也随之结束。然后,随着上地幔软流圈的降温,岩石圈又会有所增厚。


图2.  东北亚地幔地震波层析解释剖面。阴影区是地震波速较高的异常区,主要是由于温度较低造成的,对应于下插的太平洋俯冲板块。俯冲板片在地幔过渡带中脱水, 形成的流-熔体上涌到华北克拉通东部岩石圈-软流圈的边界,使岩石圈弱化减薄,形成晚中生代的岩浆活动。华北克拉通西部(如山西盆地)以及蒙古和俄罗斯贝加尔湖地区新生代的构造伸展和岩浆活动可能与俯冲板片在核幔边界最后脱水形成的流-熔体上涌有关。日本海沟每年以约2厘米的速度后退。图引自嵇少丞,王茜,许志琴 【2008. 华北克拉通破坏与岩石圈减薄。地质学报,82(2),174-193】.


    在90-75 Ma,太平洋俯冲从NNW向转为W向,随着应力场变化郯庐断裂也从原先的左旋转变为右旋。

     图2是地震层析成像的结果,地震波穿越地球内部就像超声波穿透人体,经层析成就让我们了解地球的内部结构。过去20年来,地震层析成像技术突飞猛进,根据波速异常确定俯冲板块的形状及其随深度的变化。在地震波层析剖面(图2)上,我们可以看出,现代太平洋板块在日本列岛东侧的海沟向西缓角度俯冲,一直达到中国东北660 km 深的上下地幔界面,然后呈“S”状沉入下地幔,一直达到蒙古或俄罗斯贝加尔湖下面2900 km深的核幔边界。俯冲到下地幔中的太平洋板片发生最后的脱水, 形成的流-熔体从第三纪开始从热的下地幔上涌到华北克拉通西部的银川-河套地堑和山西地堑以及北边俄罗斯的贝加尔盆地下面的软流圈的顶部,流-熔体上涌和岩石圈减薄的地方正好也是华北地块在印度-欧亚大陆碰撞-收敛时在向东逃逸的过程中形成的拉分区域。所以,华北克拉通西部第三纪以来岩石圈减薄和盆地形成是太平洋板块向西俯冲和印度-欧亚大陆碰撞-收敛二者同时作用的综合结果。

    总之,太平洋板块的俯冲自180百万年以来一直影响着中国东部,这里的岩浆活动、火山喷发(如东北的五大连池火山、河北张北地区的火山)、地震活动、裂谷形成、岩石圈减薄无不与此有关。2011年3月11日发生的9.0级地震不过是太平洋板块向欧亚大陆之下亿万年的俯冲又迈出了一小步。没有地震,哪有日本列岛?无数次地震一步一步地把上千公里长的太平洋板块逐渐推进俯冲带内。俯冲板块的先头部队早已穿过上下地幔边界(660千米)并深达核幔边界(2900千米深)。俯冲板块的先头部队早已穿过上下地幔边界(660千米)并深达核幔边界(2900千米深)。

主要参考文献
嵇少丞,王茜,许志琴,2008. 华北克拉通破坏与岩石圈减薄。地质学报,82(2),174-193.
嵇少丞,2009。 地震与中国大陆形影相随,科学出版社,2009.
Ji, S.C., Wang, Q., Salisbury, M.H., 2009. Composition and tectonic evolution of the Chinese continent constrained by crustal Poisson’s ratio. Tectonophysics, 463, 15-30.

 
 为什么日本海沟的地震加快了地球的自转?

 

嵇少丞

 

        2011311日的日本9.0地震 (震中位于38.322°N, 142.369°E)导致地球自转速度加快了1.6微秒/2010227日的智利8.8级地震 (震中位于35.909°  S, 72.733°  W) 所造成的1.26微妙更大点但是20041224日的苏门答腊8.9级地震 (3.316°N,  95.854°E)使得当天地球自转加快了6.8微秒。1微秒就是百万分之一秒。

 

    为什么海沟能加快地球的自转?新闻里一般不见解释,现在我给大家做个小科普。 

         地球是一个旋转的椭球,任何一个能把密度较大的物质向地球深部(即更靠近地球自转轴)推进的运动都会造成地球转动惯量的减少,即增加地球的自转速度。这好比花样滑冰的运动员,手抱着身体或伸向头顶就可以加快旋转。那些发生在大洋俯冲带上的巨大地震能够突然改变地球内部的质量分布。地震时,较冷的或密度较大的大洋板块沿着俯冲带突然下插,震级越高,下插的距离也就愈大。对于同样级别的地震来说,震中的纬度越低,则其造成的地球自转加快的程度就愈大。这就解释了苏门答腊8.9级地震使得当天地球自转加快了6.8微秒(低纬度,近赤道),而智利的8.8级地震才使地球自转加快了1.26微妙,日本的9.0级地震使地球自转速度加快了1.6微秒。

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 3月11日发生在日本东北部宫城县仙台市以东130km西太平洋上的巨大地震(Mw8.8-9.0),不但造成日本东北部大部分地区地动山摇,山崩地裂,凶猛的海啸像巨大的龙卷风一样席卷日本东北部的海岸带,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。在此,首先愿在此次巨大地震灾难中遇难的亡灵早日安息!
  关于这次地震的基本地质构造背景,东平兄已经在他昨天的博文(太平洋板块俯冲与日本巨大地震的周期性发生)中作了详细说明;今天著名加拿大华人地质学家嵇少丞教授也在他的博文(地震也是地球村的一员)中也作了较为详细的介绍。
  此次巨大地震发生后,3月11日下午和3月12日两天也有许多媒体针对此次日本东北巨大地震发生的原因和机制对我进行了采访,我也准备了一些图件来解释此次巨大地震发生的机制。
  日本列岛是一个地震和火山活动非常频繁的地区,其东部的太平洋沿岸正好处于太平洋板块、菲律宾板块与亚欧板块的俯冲带附近,GPS测量结果表明太平洋板块和菲律宾板块在以每年大约7-9cm的速度向亚欧板块方向运动,运动过程中聚集的能量会以地震和火山活动的形式进行释放。日本环太平洋和菲律宾板块边界的大地震其重复发生的周期大约100年左右。此次巨大地震就是日本东北部三陆冲(或宫城冲)附近的太平洋板块向亚欧板块俯冲的结果。在此海域,从1973年以来已经发生7级或7级以上的大地震9次。在此次Mw8.8-9.0巨大地震发生之前,3月9日在此次地震震中以东40km附近海域发生了一次7.2级大地震,许多专家认为,此次7.2级地震就是三陆冲附近周期性发生的地震中的一个成员,但谁也没想到两天后一次更大的巨震又来了,此次巨大地震发生后大家才意识到3月9日的前震是给大家提个醒。所以,地震发生是异常复杂的,往往没有规律可寻。
  三陆冲一带海域曾在1896年发生过一次M8.2级大地震,这次9级大地震表明,三陆冲一带大地震重复发生的周期为100年左右。
 
 
 
 
图1 日本东北巨大地震发生的三维机制模型
 
  最近两天我在思考,此次大地震之后,亚洲大陆下一次巨大地震会在什么地方发生呢?
 在亚洲大陆的东部,根据板块俯冲带大地震100-150年左右重复发生的周期,位于东京东南房总半岛附近的太平洋板块和亚欧板块之间俯冲带(Area 1千叶-东京地区)以及位于南海海槽(Nankai Trough)附近菲律宾板块和亚欧板块俯冲带的日本东海地区(Area 2静冈县-爱知县)是非常值得关注的地区,今后数年内发生7-8级大地震的几率应该很高。因为上述第一个地区离1923年关东大地震已经88年过去了,第二个地区离上次1854年东海大地震也已经150多年过去了。
 
 
图2 下一次日本的巨大地震是在关东还是东海地区?
 
  在亚洲大陆内部,青藏高原内部和周边地区也是巨大地震频发的区域:2001年的昆仑山Ms8.1级巨大地震,2008年汶川Ms8.0级巨大地震,2010年青海玉树7.1级大地震......下面我们要重点关注位于青藏高原东南的川滇地区,位于青藏高原西北缘的帕米尔高原与天山的交汇部位,因为这些地区是大陆内部应力高度积累的地区,而且历史上有过八级大地震发生。
 
 
图3 亚洲大陆内部是否也有潜在的八级大地震呢
(After Fu et al., 2011, JAES, 40:797-804)
 
此次巨大地震给我们生活在地球村的人类再次提了一个醒:在巨大地震面前,我们人类非常渺小;目前地震还无法预报,但我们可以预防。如果我们具有防灾意识,就会把损失尽可能降低到最小!
 
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 日本9.0级地震成因的新解

Seisman

 

    2011年3月11日的日本8.8级大地震造成极大的灾难,震惊世界。对于地震的成因,自然是人们最为关心的事,很多专家纷纷做出了解释。本文提出一种新说,以期研讨。

    研究日本本岛及日本海地区(35~55°N,133~145°E)1998年以来M≥4.8的地震震源深度资料发现(图1),在深度300km以下存在一个深源地震活动区,是全球10个深源地震活动区之一,在深度50~150km之间存在一个较窄范围的中等深度地震活动区,其上则是地壳内的浅源地震活动区。值得注意的是,在150~300km中间层地震活动较少。如果作出1963~2010年的三维图像,情形也是如此。

    为便于作图,图中35km以上的地震少画了一半。

    研究该地区同期地震活动的时间序列(图2)发现,自2000年,或者说自2002年以后,中、深源的地震活动明显增强,并存在自下而上逐层驱动的趋势。

    研究该地区同期的火山活动发现,围绕着中等深度地震活动区,2000年以来发生多个火山的多起喷发。而且,火山喷发前都伴有中、深源地震活动增强的迹象。

    综合上述资料,根据作者的“地震地热说”,本文做出一个新的解释如下。

    日本本岛及日本海地区存在一个深度在600km以上的柱状地幔变异体,作者定义为地震地幔柱。地幔柱根部的深源地震活动相当于“热机”,以暴沸或快速转移的方式启动并供给壳幔过渡层能量,以中等深度地震活动和火山喷发进行能量调整和释放,当能量过剩时则会沿着地壳内的薄弱构造发生强烈地震。

    这或许正是日本国多地震、多火山的真正原因。火山喷发可以改造或新生岛弧,强烈的地震可以改造或产生新的断裂或者海沟,因此岛弧和海沟或许正是地震地幔柱长期活动的产物。

 

    本文所采用的地震资料取自http://www.ncedc.org/ 网页的ANSS地震目录,火山资料取自http://www.volcano.si.edu/网页的GVP火山月报,谨此致谢。

 

(2011.3.12 初稿)

 

 

图1  日本地震活动的三维分布

(1998~2010.8,M≥4.8)

 

 



图2  日本地震活动的时序图

(1998~2010.8,M≥4.8)

 

 
 
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本博按:本博不认识老虎,但既然人家说能预测地震。正好国家地震局说不能预测地震。本博觉得:与其科学地地震不能预测,何不八卦地预测地震? 能用小鸟预测地震也可以啊。难道非要洁癖到“宁要科学草,不要八卦苗”的地步?
至少,我们应该像世界杯期间用章鱼预测输赢一样,以一种娱乐的精神看待小鸟的预测结果。
据说,世界杯之后,上海某些水族馆打算引进章鱼做预测。遗憾的是,那只章鱼年老体迈,不能远行。国人终难如愿。
既然是娱乐,何不试试小鸟,为何非要跟着人家玩章鱼呢?
老虎的小鸟,也许比章鱼还灵验呢。
 
正文:
老虎到底是谁?!

张老师:
“老虎”是我在新华网论坛ID的昵称,“全名”是“真的老虎”
http://forum.home.news.cn/detail.jsp?id=72847670


我在上海,从6岁开始养鸟(麻雀),1969年读小学开始已经对鸟类比较熟悉:麻雀跟着我到学校(它在树上等着),然后跟我放学回家(当然它是在天上飞,我在地上走)。我可以完全听懂鸟语,它们也可以明白我的意思。
我发布的地震预警内容仅仅是把鸟类感知到,然后报告给我的内容用大家可以看懂的文字表达出来而已。
我预报地震的过程非常简单:鸟类发现地震前兆——报告给我——联网发布——以USGS地震目录来验证正确性。

根据我的观察和记录,发生在东半球范围内的每个地震前,鸟类都会主动来报告我——它们报告我的动机是:叫我一起逃跑。(“大难来临各自飞”这个成语是错误的)

我和鸟类都肯定都不懂地质和地震理论,但我可以根据鸟类报告记录来证实或否定地震专家解说某个地震的成因是否正确——鸟类报告的前兆的完整记载,可以轻而易举地反演地震从酝酿到爆发的整个过程。

日本这次地震和盈江县10日的地震等,全部被我全程跟踪、监测了。

(完)

老虎
11:27 2011-03-13

备注:
写到这里的时候,日本东北沿海方向(上海东偏北15-30度)再次出现6级以上地震前兆鸟类报告和信号显示。
信号来源“东偏北15-30度”而不是固定的角度说明:日本西北沿海的余震仍然将保持地点上散乱分布又相对集中的格局。

另,
根据记载的“历史欠帐”和估算(另文说明),日本的地震和大量余震并未完全释放西北太平洋的地质应力,我国不可大意!(已经出现正式的前兆信号,具体内容受《地震法》限制不能公布,仅以此正式提醒地震局提高警惕级别。)
 
 
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      日本强震摇动地轴致本岛平移2.4米   2011-03-13 03:14:00 
 
    来源: 广州日报(广州) 跟贴 621  手机看新闻

 

核心提示:一场里氏8.8级强烈地震11日袭击日本。11日下午发生的地震是1900年以来全球第五强震,也是日本自1923年官方测定地震震级以来,震级最高的一次地震。依据美国国家航空航天局收集的资料,这次强震使日本本州岛向东移动大约2.4米,使地球自转加快1.6微秒。

 

地球自转快了1.6微秒 日本本州岛东移2.4米(组图)

宫城县境内到处有山体滑坡。

地球自转快了1.6微秒 日本本州岛东移2.4米(组图)

地震导致宫城县的道路损毁严重。

 

据新华社电

一场里氏8.8级强烈地震11日袭击日本。与海地地震、智利地震一样,大自然再次发威。

 

海底撕开300公里长裂缝

11日下午发生的地震是1900年以来全球第五强震,也是日本自1923年官方测定地震震级以来,震级最高的一次地震。

一般而言,地震震级上升一级,威力增加大约30倍。因此,这次地震的威力是去年初海地地震的700倍左右。地震还在海底造成一条长300公里、宽150公里的裂缝

 

释放能量接近美国一个月能量消耗

由于这次地震缘于板块间垂直运动而非水平运动,因此触发海啸,对日本一些海岸造成严重破坏,给整个太平洋沿岸带来威胁。

美国地质勘探局学者布赖恩·阿特沃特告诉美联社记者,这次地震释放的能量“将近美国全国一个月的能量消耗”。

这一机构地球物理学家肯·赫德纳特说,依据美国国家航空航天局收集的资料,这次强震使日本本州岛向东移动大约2.4米,使地球自转加快1.6微秒。

 

地震预警引入一套“昂贵”的地震预警系统日本能震前15秒预报

据新华社电 不过,在大自然面前,日本并未丧失对抗能力。按美联社说法,面临1900年以来的全球第五强震,日本前期准备堪称完美

地震专家认为,日本推行全世界最严格的房屋抗震标准。尽管一些旧房屋并未受到这种新标准制约,但仍在地震中表现“坚挺”。

另外,日本引入一套“昂贵”的地震预警系统,经由观测最先到达的地震波提前15秒左右预报地震,使民众有时间关闭燃气、找相对安全地点避难

 

短期临震预报仍是不可能

美国地质勘探局专家认为,从现在的地震学研究水平来看,精确的短期临震预报的确是不可能完成之事

地质勘探局地震学家露西尔·琼斯说,地震发生时,位于震源正上方地球表面上的位置,也就是震中会沿断层撕裂,开裂得越长,震级就越大

但在地震开始之前,有关地震震级大小的信息是无法从地层中监测获知的。比如,“有断层必有地震,有地震必有断层”,某地处于活跃断层之上,但断层活跃程度等与可能发生的地震的震级并无关联。这里可能频频发生地震,但震级都不大。

如此一来,人们想要的那种精确预测是不可能的。

 

规模空前1200年一遇强震经济损失千万美元

本报讯 美国地震专家11日表示,日本时间11日下午发生的里氏8.8级强震是日本历史上“近1200年一遇”的地震,预计将造成数以千万美元计的损失。

为评估日本强震,美国负责应对自然灾害的联邦救灾局、地质调查局及国家气象局当日联合举行电话会。

地质调查局高级顾问戴维·艾伯盖特表示,地震还在海底造成一条长300公里、宽150公里的裂缝。这是日本近1200年来强度最大的地震。 (中新)

 

连锁担忧激化能量积累? 

东京或有更强震

据新华社电 地震学界长期持一种观点,认为东京地区所在关东平原可能在最近几十年内发生里氏8级以上强烈地震。日本11日强震引发地震学家对东京地区所在平原是否会发生强震展开激烈讨论。

本近现代史上曾经历两次造成严重人员伤亡的大地震,一次是1923年的关东大地震,一次是1995年的阪神大地震。这两次地震后,一些地震学家推测,东京地区所在平原可能发生类似强震。

持这种观点的学派以日本地震研究委员会为代表。这一官方机构长期警告,东京可能在未来几十年内经历一次里氏8级以上大地震。

东京地质构造显示出能量的长期积累状态。现阶段,尚不明确的是,11日强震究竟是激化了这种能量积累,还是释放了积累的能量。

 

专家分析近期强震为何频发

专家归为“运气坏”

据新华社电 2010年初海地地震、智利地震,到今年新西兰地震和11日日本地震,使一些人不禁发问:这世界到底怎么了?

一些地震专家解释说,高震级地震频发只是人类“运气稍差”而已,不必恐慌。

从去年海地里氏7.3级地震、智利里氏8.8级地震,到今年新西兰里氏6.3级、7级两次强震和11日日本里氏8.8级地震,使一些人不禁发问:世界末日是否真要到来?

美国地质勘探局地震学家丹尼尔·麦克纳马拉呼吁民众不必恐慌:“现在的情况一切正常。”

美国佛罗里达国际大学地球与环境系地球科学教授格伦维尔·德雷珀把近来强震屡次发生的现象归咎为坏运气。

“我们只是运气差而已,地震发生在人口密集地区,从而成为新闻。”德雷珀说。

 

 



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