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当代地震学的基本假设及其缺陷之四

已有 4720 次阅读 2009-2-17 14:08 |个人分类:学术思想|系统分类:科研笔记

1966年,当Brace和Byerlee率先提出岩石的粘滑(stick-slip)是地震机制(成因)的时候,就决定性地把当代地震学引导到了现状。
 
有一件事是十分肯定的:Brace和Byerlee是把岩石的粘滑和破裂当作截然不同的两种过程的。这种明显的不同意味着:如果是此,就不能是彼。他们提出粘滑地震机制,实际上是对破裂地震机制的否定,尽管他们没有确切说明。他们的做法是,借用别人的话来否定Reid的关于岩石破裂是地震机制的想法,同时采纳Reid论证的弹性回跳现象。
 
粘滑作为一种客观现象,其存在性毋庸置疑。很多人在做实验,做数值模拟,对粘滑现象的研究已经十分深入,甚至拍摄到接触面的具体变化图像,甚至联系到分子的位错。所有认真的研究,都说明粘滑与破裂是完全不同的。不妨看一下二者到底有哪些不同:
 
破裂是岩石在结构上从连续、完整变成断裂、破坏的过程。破裂面的产生一般需要很大的应力和特殊的边界条件。破裂面可以不那么平直、光滑。断裂力学指出,可能是地震机制的脆性断裂,应该沿张应力最大的方向扩展。破裂只发生一次,岩石因此永久变化。
 
粘滑是两部分岩石沿摩擦面的相对失稳滑动。需要摩擦面相当平直,应力比较小。在摩擦面上,根据实际拍摄图像,岩石的真正接触部位只是一些零散的点,至多占摩擦面总面积的百分之几。粘滑可以重复出现,摩擦面是不会因发生粘滑而有明显的永久变化的。
 
正如所有教科书写的那样,当代地震学实际上已经全面接受粘滑地震机制。
 
但是,在实际研究中,这种假设却无法贯彻下去。人们总是自觉不自觉地将粘滑和破裂概念混合使用,“脚踩两只船”。本来,如果是两种地震,就应该说清楚(那样违背正统)。然而实际上人们并不是把地震分为粘滑和破裂两种,是在讨论同一种地震时一起使用这两个概念!想用哪个就用哪个,哪个方便就用哪个。最典型的例子是,信奉当代地震学基本假设的人们,同时建立了被广泛使用的“凹凸面”以及“障碍体”模型。在这类研究中,早就是break、fracture、rupture在唱主角,stick-slip至多是跑跑龙套。已经不是“脚踩两只船”,而是阳奉阴违,“挂羊头卖狗肉”。
 
退一步说吧,这样的亦此亦彼、模棱两可,是当代地震学的尴尬之处。
 
一个认真的科学家,在这种处境中应该感觉不爽。
 


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