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地球运动超出地震学家的想象

2008-11-30 16:29:03

  当5.12汶川地震发生后,无数人不由自主地询问一个问题:“汶川地震为什么没有预报?”因为无数人都认为,地震预报可以做得像天气预报一样,而实际上,这只是中国地震学家奋斗的一个目标。地震能否预报在学术界一直处于争论之中,迄今没有定论。

  地震学家、中国工程院院士许绍燮在接受记者采访时说:“汶川地震没有预报已经是一个事实。作为地震学家,现在需要思考的首要问题仍然是:地震究竟能否预报?紧接着的问题是:汶川地震有没有可能预报?”

  他告诉记者,地震预报研究至今,地震学家长期以来主要从微观尺度根据已发生的地震在震源机制、岩石破裂过程、地震前兆等方面开展研究。尤其是中国,在这些方面相比其他国家研究更有收获。但地震预报问题依然一直没能解决,目前的预报成功率约为30%。显然,这样的概率离人们的期望很遥远,甚至难以接受。地震预报研究40余年过去了,如今地震学家们或许应该在研究思路和策略方面作些拓展。从更广大的范围研究地震,有可能为地震预报找到一条新途径。

  许绍燮院士的观点从何而来?他的根据是什么?对此,记者进行了一番探访。

  记者:您在研究中有什么新发现吗?

  许绍燮:千公里尺度的地层,也就是全中国的地层甚至整个亚洲的地层,可在瞬间发生整体浮动。这种现象没有任何一位地震学家曾料想到。

  记者:大地层的瞬间浮动能说明什么?

  许绍燮:地震学界很早就注意到,在油田,人们经常能看到井管被错断的现象。这表明,地层内的分层间是可以产生相对运动的。不过,井管错断的运动规模,一般在层深百米级左右,面积跨度为公里级,运动的时间经常以年计算。地震学家称它为准静态规模。

  但是,在最近5年中,我的研究小组发现,在地层层深达10公里级处,相当于浅源地震震源的深度,展布面积为数千公里的洲际尺度上,地层错动显示出瞬间变动时间,可以时、分、秒计算。如此巨大的层块、如此快速的运动,其所涉及的能量相当惊人,值得地震预报研究给予关注。

  记者:您是怎样发现大地层瞬间发生错动的?

  许绍燮:2001年11月14日,昆仑山发生了8.1级地震。这是一个只有少量人口的地区,大部分人不知道这次地震,但这次地震是地震学家高度关注的事件。我自然也不会放过这次大地震的资料。我调出了全国各地地震台网监测的历史记录,并开展了深入的探讨。

  我在2001年11月5日这一天18时的记录中,看到一种特殊的耦合地震波。在1小时之内,地脉动造成的地面运动,格尔木与高台的记录是:它们的垂直方向波呈现反向波动;而呼和浩特与黑河的记录是:垂直方向波呈现同向波动。

  记者:这又能说明什么呢?

  许绍燮:这种波纹的出现,必须是这两个地方的地层既能同时向一个方向运动,也能向反方向运动。也就是说,格尔木与高台的地层、呼和浩特与黑河的地层可被同时浮动。这种浮动,对于地震学家而言,可以对地球构造动力的认识提供新的启迪。

  记者:这种现象是您最先发现的吗?

  许绍燮:从查询的历史地震资料看,还没有人有过这样的介绍。

  记者:大地层运动是什么东西在内部作用呢?

  许绍燮:是磁电的“影子”。

  记者:为什么是“磁电”而不是其他力量?

  许绍燮:昆仑山地震前,中国地震局布设于高台、呼和浩特、武汉、沈阳、成都、广州、和田、泰安和格尔木的9个超宽频带数字地震仪——JCZ仪器,同时监测并记录到一个大脉冲波。其中,格尔木记录的时间是2001年11月6日格林威治时间01点51分57.4秒,呼和浩特是当日01点51分58秒,它们之间只差0.6秒。高台与成都仅相差3.2秒;泰安与黑河之间只差1.1秒;和田与广州之间只差3.5秒。

  如此遥远的距离,地震仪同时记录到同一个波型,自然界只有30万公里/秒的电磁波能够达到这样的速度,其他波,如声波、应力波之类不可能有这样的传递速度。所以说,磁电参与了地层的运动。这样的大脉冲波,在以往地震仪器记录的历史资料中不曾有人注意。我也是用了多年时间才在地震资料中发现这个现象的。

  记者:地震有不同等级之分,您认为地震震级的大小由什么控制?

  许绍燮:地球不同分层控制着不同的地震震级事件。自古至今,中国大陆内部高震级地震大多集中在距离地面10~25公里深度范围内,强烈地震在浅于10~15公里层很少发生,在深于25~30公里层面,也很少发生。同时,与地震在垂直方向非常局限相对应的是,强烈地震在水平方向的扩展却极为广阔,经常千百公里连绵不绝。强烈地震在分布范围极广而深度并不厚的薄壳中发生。这种薄壳结构受力后很容易屈曲变形,其屈曲变形波控制着地震分布地点与地震震级。

  记者:您从什么时候开始研究大地层运动?

  许绍燮:1980年,我在研究北京周边地质结构与地层屈曲的关系时,发现华北的地震与西南的地震有一定关联。地震之间的间隔距离呈现5度~10度,也就是约500公里~1000公里的距离,其大部分地震之间的间隔在550公里左右。由此,我开始考虑并关注大尺度地层与地震之间的关系问题。

  记者:您在发现大地层瞬间运动中,还有其他发现吗?

  许绍燮:有的。昆仑山地震研究显示,地震有前兆。在地震仪的记录中,2001年11月14日发生主震前的4天,即11月10日,格尔木台记录到地层发生过颤震。颤震波形图与主震图形惊人的相似,表明它们的动力过程相似,从而应可证明地震具有可预测性。

  记者:汶川地震是否也有诸多大尺度的现象呢?

  许绍燮:汶川地震也存在着大尺度的证据。从地球上7级以上地震分布情况看,汶川地震分布于各方向地震带的一个广大空白交汇点。这让我想起玻璃的崩裂:当周边都出现裂纹后,如果继续用力,其中心点势必破裂。你知道,地震现象的复杂性在于一个个地震并不十分相同,什么是它们间的普适性或者共性?这不是几天可以完成的研究。然而,所有研究工作的最终目的是预报地震。虽然地震预报很难、很复杂,但这不意味着可以放弃。中国地震学家前40年钻进去了,现在可能需要在更加广阔的视野中探求地震发生的规律。

  许绍燮 地震学家,中国地震局地球物理研究所研究员。中国工程院院士,第三世界科学院院士。长期从事核爆地震与天然地震监测工程技术研究,曾组建微震台网,创导地层屈曲变形模式以解释地震的分布图像,提出缺震、等间距性、地震发震时刻与日月位置有关等震兆,提出地震预报能力评分方法。主持编写地震活动性地震预报方法程式,中国地震震级标准化。

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