找回密码
 加入地震坛
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 1565|回复: 0

浅论地震2

[复制链接]
发表于 2021-10-8 08:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

地震的本质是什么?


0  引言

在与地球相关的自然现象中,有关地震的论著多如烟海,但对于地震的本质是什么、地震在地球运转过程中的功能与意义以及地震与人类生存环境的关系等,大都是就现象论现象,或是建立在统计学基础上的外推。本文依据笔者多年来的调查与研究,试图对上述问题提出一些新的认识。其中首先需要说明的是,本文中阐述的地震,主要是指与地壳构造运动相关的浅源构造地震。

1  地震的定义

在地球自转(V≈0.465km∕s)与公转(V≈29.8km∕s)的高速运转过程中,在震中区地壳构造应力场作用下,震中区地壳中的岩层(或岩体)发生破裂变形时引起地球的振动。

2  地震的普遍性

岩层(或岩体)发生破裂变形,是所在区域地壳发生构造运动的结果。只要有地球的运转,就会有地壳的构造运动,有地壳的构造运动,就会有地震发生。因此,地震在地壳中无处不在,无时都在发生。全球每年由仪器记录的地震有500多万次[1]就是明显的例证。如加上无仪器记录的地震,这个数字可能成十倍、成百倍地增加。

3 地震的特殊性

1)、一次大的地震,例如一次Ms≥7.0级的地震,就是地壳的一次大型的构造运动。在这场构造运动中,它不仅以地震波的形式震撼了全球,而且在震中区(或I≥Ⅸo区)能够形成各式各样的构造形变形迹。这些形迹,几乎包含了构造地质学中所有的构造形变现象。在基岩裸露区,其中最明显的标志是,可以形成位移量达数十~数百~数千厘米的岩层(或岩体)的断裂变形。这些断裂,在同序次压、张、扭各种性质断裂同时产生的过程中,起主导作用的一定是压性破裂的断裂变形,其中的张性与扭性的断裂变形,是压性破裂兼容张性和扭性破裂的结果。

2)、在能够发生Ms≥7.0级地震的构造运动中,上述那些发生明显位移量的破裂变形,并不是杂乱无章地分布在该大震的震中区内,它们之间不仅存在着内在的有机联系,而且有其特有的构造格架,这个格架,是从震源(或下地壳)到震中、从震中到震中区(或I≥Ⅸo区)的三维空间的一个整体,这个整体,可以用李四光先生提出的“构造休系”[2]来表达。

3)、在能够发生Ms≥7.0级地震的构造运动中,它不仅以地震波的形式震撼了全球,也不仅能使震中区的地壳形变场(即活动构造休系)发生有明显位移量的构造形变形迹,而且还会使震中区的地球物理场(如地电、地磁、重力等)、地球化学场、地表生物界(含动、植物)、地表大气圈、人类生存环境等都发生各式各样的变化。这些变化,或产生在这次构造运动发生之前,或产生在该构造运动发生过程中,或产生在构造运动发生之后。有的大震,甚至还可以使地轴的方位发生微弱的变化(如2004年的印度洋9.0级地震)。

4)、在能够发生Ms≥7.0级地震的构造运动中,上述所产生的所有的构造形变形迹和这些形迹在产生过程中引起的所有的变化及其后果等,它们之间存在着内在的有机的联系。这种联系,表明它们是一个更高层次的“整体”。这个更高层次的“整体”,笔者把它命名为“大震构造形变系统”(图1)。在这个“系统”中,地球的自转、公转和震中区区域地壳现今构造应力场,是它的力源;震中区内现今活动构造体系,是它的基本格架;该活动构造体系中主压结构面上的岩层(或岩体)发生有明显位移量(数十~数百厘米,地表基岩裸露区)的破裂变形,是该大震发生的直接原因;震中区内发生有明显位移量(数百~数千厘米,基岩裸露区)的张性或扭性的破裂变形,是压性破裂兼容张性或扭性破裂的结果;主震时产生的地震波(含体波与面波),是该“系统”释放应力应变能量的另一种形式;震中区内的不同序次、不同方向、不同形态、不同性质的地震形变带的几何学与运动学特征,是震中区现今活动构造体系中压、张、扭各种结构面破裂变形的最新形态与状态;震中区的范围、烈度值和地震动加速度等,表明该大震(或该构造运动)对人类和地表生物界可能产生伤害的强度与范围;主震前震中区内地壳形变场(含前震)、各种地球物理场、地表生物界及大气圈等出现的各种变化(即所谓的地震前兆),则是它向自然界发出的“预警信号”。


1  大震构造形变系统框架图


file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml1888\wps1.png


5)、大震构造形变系统,是一个从震源(或下地壳)到震中、从震中到震中区(或极震区)的具有三维空间的、动态的、有“生命”的非线性系统。它是一个客观存在的运动中的“实体”,就像一颗大树一样,有它的“树根、树干、树枝、树叶、树皮和年轮”。该“实体”在大震的孕育和发生过程中,随着地球围绕地轴的自转和围绕太阳的公转,每时每刻地都处在高速运转状态。在这个高速运转状态中,随着该大震序列的发生,不仅释放了震中区地壳中日益积累起来的巨大能量,而且促进了区内各种构造变形的成长和发育,并且使区内地应力与岩层(或岩体)破裂变形之间的矛盾达到了一种新的平衡状态。而随着这种新的平衡状态的出现,将是该大震构造形变系统“生命”的结束。随之而来的则是另一个大震构造形变系统的“诞生”,即另一个新的大震序列孕育的开始。

6)、大震构造形变系统不断的“诞生”和“死亡”的过程,就是该大震震中区区域地壳现今构造运动和构造变形不断“新陈代谢、推陈出新”的过程。震中区内各种构造形变形迹,就是在一次又一次的大震的“轰鸣声”中成长发育起来的。因此,大震的发生,是该大震震中区区域地壳各种构造形变形迹“生长发育”的客观需要。它不仅有其存在的理由,而且有其存在的意义。只要地球不停止运转,这种自然现象将永远的存在和“繁衍”。

4  地震的关联性

1)、能够发生Ms≥7.0级地震的构造运动(或某个“大震构造形变系统”),并不是一个孤立的地质事件,而是与其相毗邻的更大区域地壳的构造运动存在着内在的有机的联系,或者说,它本身就是更大区域地壳现今构造运动形态与状态的一个缩影。这个更大区域地壳的范围是指能够包括相互间有内在联系的数个或数十个大震和大震构造形变系统的区域。如青藏高原东北部地区(即阿尔金山及其以南,秦岭及其以北,六盘山及其以西,唐古拉山及其以东的广大地区)。在这样的区域中,尽管每个大震和大震构造形变系统都有其鲜明的“个性”,但它们之间存在着内在的有机的联系。这种联系主要表现在它们震中区的现今构造应力场状态完全相同或基本相同。因此它们虽然相距甚远,但它们在震中区内形成的构造形变形迹却能够表现出惊人的一致。如在青藏高原东北部地区内的大震构造形变带中,其NWW方向的左旋逆走滑结构面的形态几乎完全一致。主要表现为雁行排列的裂缝、鼓包和左旋断错山脊水系等,均显示出以左旋走滑为主兼有挤压性质,如1932年昌马7.6级、1920年海原8.5级、1937年托索湖7.5级和2001年昆仑山口西8.1级地震等 [3、4、5、6]

2)、如果说一次大震,就是该大震震中区现今地壳的一次大型的构造运动,那么,较大范围的区域地壳(如青藏高原东北部地区)的现今构造运动的形态与状态,就是该区内多次(数十次~数百次~更多)能够孕育和发生7级以上大震的构造运动的总和,或者说,就是该区内多次构造运动的“综合”反映。笔者把这个“综合体”,命名为“区域地壳现今构造形变系统”[7]。其中,每一个大震构造形变系统,就是该区域地壳现今构造形变系统的一个缩影,或者说,就是该区域地壳构造运动(能够发动Ms≥7级大震的构造运动)的一个具体体现。因此,“区域地壳现今构造形变系统”,与每个大震构造形变系统相类似,是一个范围更大的“整体”,也是一个具有一定深度的、三维空间的、动态的、有“生命”的非线性的系统,即能够孕育和发生多次7级以上大震构造运动的复合体 。在区域地壳现今构造形变系统中,不仅每个大震构造形变系统都具有鲜明的“个性”,而且区内所有的大震构造形变系统也具有明显的“共性”。对这些“共性”的概括与总结,将是人类对地震本质认识上的飞跃,即由现象到本质的飞跃和提高。同时反过来还可以更深刻的认识每个大震构造形变系统的“个性”。

3)与某个大震构造形变系统相类似,区域地壳现今构造形变系统也不是孤立存在的,它也是与其毗邻的有内在联系的更大区域地壳现今构造形变系统的组成部分。依此类推,直至整个地球的现今构造形变系统。如我国的青藏高原东北部地区的现今地壳构造形变系统,就是整个青藏高原现今地壳构造形变系统的有机的组成部分,而后者又是我国大陆和亚欧大陆现今地壳构造形变系统的有机的组成部分。而当我们建立起各大洲和各大洋区域壳现今构造形变系统之时,整个地球的现今构造形变系统将被客观地建立起来。到那时,全球大震的“神秘的面纱”将被彻底地揭开,同时也将有力地推动“全球性环境问题”和“人类生存环境”中众多重大科学问题的解决。

5  地震与人类生存环境

1)、在地球的自转(v≈0.465km/s)与公转(v≈29.8km/s)的高速运转过程中,由于地球各部分(地核、地幔、地壳、大气层等)物质的不均一(即使是地壳,也不是一个均质体)和地球运转速度的不均一,因此在地球内部无时无刻都在产生和积累巨大的能量(如应力应变能)。这些能量之大,常超出人类的想象力。如仅以地震波计算出来的能量,全球由地震平均每年释放出来的能量约为10251027尔格(仅为全部能量的一部分),约相当于12500~1250000颗2万吨黄色炸药(TNT)的原子弹(8×1020尔格)的能量。如果没有地震将如此大的能量释放出来,那么地球的自我爆炸或自我毁灭,将指日可待。到那时,人类还会有生存的空间和舒适的环境吗?因此,地震(或地壳的构造运动)不仅是维护地球的存在和维持地球正常运转必备的条件之一,而且也是人类生存环境及全球生物界生存环境必备的条件之一。或者说,地震,不仅有其存在的理由,而且有其存在的功能,它应是人类生存环境中有机的组成部分。

2)、全球每年有仪器(地震仪)记录的500多万次地震中,只要Ms≥7.0级的浅源构造地震(全球每年发生的次数不足20次,如果除去其中的深源地震和中源地震,它的次数会更少)才有可能给人类生存环境造成实质性的大的危害。这种危害,主要发生在该大震的震中区(或I≥Ⅸ°区)内。其破坏强度超出了我国人类自身的防御能力。因为在我国,一般的民用建筑与设施的防御能力都≤Ⅸ°。尤其是在我国西部地区的农村,很多民用住房甚至完全没有防震措施,这无疑加重了地震给当地人类生存环境的伤害。

3)、目前,全球人类不分青红皂白地把地震视为自然灾害,这对地震是不公平的。因为地震,作为一种与地球并存的自然现象,它的存在已有约50亿年的历史,并且,只要地球不停止运转,它将永远会不停地发生。或者说,它是不以人类的意志而客观存在的自然现象,它能否对人类生存环境造成实质性的伤害,并不主要取决于地震本身,相反,将主要取决于人类自身。如果人类不在将要发生大震(Ms≥7.0)的震中区内居住,或不在其内构建重要设施,那么,即使像玛尼7.5级(1977年)和昆仑山口西8.1级(2001年)那样的大震(其震中区烈度为Ⅹo—Ⅺo,地震动加速度超过0.4g,地震形变带长度达350~450Km[5]),也不会给当地造成实质性的灾害(如无一人死亡)。目前人类不加区别地把地震视为自然灾害,其本身就反映了对地震的本质、孕育发生规律及其在地球运转过程中的作用缺乏科学的认识,是人类自身文明与科学素质不高的一种表现。

6  结语

1)、地震,在自然界不是一个可以独立存在的事物,它只是地壳在构造运动过程中产生的各式各样的多种现象中的一种现象。只有客观地揭示地震的本质,才能够客观地确定和解决什么是最能反映地震本质的现象?地震科学研究的重点是什么?主战场在哪里?及其与人类生存环境的关系等一系列重大的科学问题。

2)、地震预测,之所以是目前国际上公认的尚未解决的科学难题,一个重要的原因,是对地震的本质缺乏客观地揭示。而一旦对地震的本质有了客观的认识,就能够对地震的孕育、发生和分布规律等进行客观地揭示,就能逐步地揭开地震的层层“面纱”。在此基础上,就能够找出地震预测的突破口,从而就可攀登地震科研的最高峰。


主要参考文献

1.李四光,论地震,北京:地震出版社,1977,1-173

2.李四光,地质力学概论,北京,地质出版社,1999,1-228

3.戴华光,地震形变带与地震构造条件,祁连山~河西走廊活动断裂系,北京:地震出版社,1993,175-210

4.国家地震局地质研究所,宁夏回族自治区地震局,海原活动断裂带,北京:地震出版社,1990,1-186

5.青海省地震局,中国地震局地壳应力研究所,东昆仑活动断裂带,北京:地震出版社,1999,1-186

6.陈文彬,徐锡伟,张志坚等,2001年11月14日青新交界Ms8.1级地震破裂带的初步调查,西北地震学报,2001,23(4),313-317

7DAI Huaguang,CHEN Wen-bin,ZHANG et al.
Current tectonic demation system in regional crust of the northeastern  Qinghai-Xizang  plateau—a new  congnition on the causes of shallow crustal earthquakes. 2000. Northwestern  Seismological.
JournalVol.22 No.2 196~204











新地壳构造运动观

                          —论现今地壳构造运动的形态与状态

摘要:以青藏高原东北部地区现今地壳构造形变形迹为依据,提出新地壳构造运动观的新概念,对地壳现今构造运动的普遍性、特殊性、整体性、相关性、复杂性及其与人类生存环境的关系等,进行了新的探讨,在此基础上,提出了“大震构造形变系统”与“区域地壳现今构造形变系统”两个新的概念 来客观地揭

示新构造运动的形态与状态   

关键词:新地壳构造运动观,大震构造形变系统,区域地壳现今构造形变系统;人类生存环境


AbstractTwo new conceptions were put ward according to the trace of crustal tectonic demation nowadays at the North-Eastern Qinghai-Xizang plateau,which were pro into the tectonic movet relationship with universalityparticularity,holistic,pertinency,complexity  and the living environt. Based on the discussion,the two methods were set up, namely ”the strong seismic tectonic demation system’’ and ”the current regional crustal tectonic demation system” in order to discover the mation and state of current crustal tectonic.


Key word: the new conception of crustal movetthe seismotectonic anamorpic systemnowdays regional crustal seismotectonic anamorpic systemthe living environt


一、前言

   1传统的地壳构造运动观(如新元古代的吕梁运动、早古生代的加里东运动、晚古生代的海西运动、中生代的燕山运动、新生代的喜马拉雅运动等),将地球新元古代(距今10亿年)以来地壳构造运动的形态与状态分为上述五个构造阶段,而每个构造阶段所经历的时间约为10029016015870百万年。就是说,传统的地壳构造运动观,描述地壳构造运动的时间尺度,是以数十或数百百万年为单位来看待地壳构造变形的(不论在每个构造阶段又细分为多少构造幕)。

2本文所指的新地壳构造运动观,即现今地壳构造运动观,则是指人类有文字记载以来(即距今5000年以来)地壳构造运动的形态与状态。更准确地说,是人类有地震记载以来(即公元前1177年以来)地壳构造构造运动的形态与状态。因为一方面,人类有记载以来的地壳构造运动的形态与状态,不仅发生构造运动的时间精确,而且其产生的构造变形看得见、摸得着(尤其是公元1900年以来所产生的构造形变形迹),因此,其基础资料准确可靠;另一方面,只有客观地揭示人类有记载以来(如公元前1177年以来)地壳构造运动的形态与状态,才能对明天、明年或未来数百年地壳构造运动的形态与状态进行科学的预测。

3新地壳构造运动观,将地球表面所有的生物(含动物和植物)都作为地壳有机的组成部分。一方面,地壳现今构造运动的形态与状态,决定了这些生物各自的生存环境;另一方面,这些生物(尤其是人类)的活动,在某些条件下,反过来可直接影响地壳现今构造运动的形态与状态。如此,新地壳构造运动观,就把地壳的现今构造运动与现今人类生存环境有机地结合起来,进而来揭示和解决由于现今地壳构造运动而产生的与人类生存环境密切相关的众多尚未解决的重大的科学问题。

二、地壳现今构造运动的普遍性

人类脚下的地壳,随地球围绕地轴的自转(赤道上的自转速度约为0.465km/s)和围绕太阳的公转(速度约为29.8km/s),无时无刻(或每分每秒)都处在高速运转过程中。“坐地日行八万里,巡天遥看一天河”(毛泽东,1955)的诗句,形象地描绘了这种高速的运转状态。由于地球自转和公转速率的不均一、不同纬度地壳自转速度的不均一和组成地球物质的不均一(如地核、地幔、地壳、大气层等都是由不同比重的物质组成,即使是地壳,也不是一个均质体),因此,在地壳中无时无刻都在产生和集聚着大量的能量(这些能量之大,常超出人类的想象)。在这些能量的作用下,在地壳中必然要发生各式各样的构造变形(即构造地质学中所有的构造变形)。这些构造变形的形成过程,也就是所谓的地壳构造运动的过程。通过岩石(或岩体)的构造变形,不仅吸收、消耗了地壳中无时无刻都在产生和集聚的能量,同时也促进了各种构造形变形迹的“产生、发育和成长。因此,只要地球处于自转和公转的高速运转中,地壳就必然处在各式各样的构造运动中,即地壳中的构造运动无处不在,无时不有。正如李四光先生指出的:“有地壳存在,就有地壳运动,不管运动是在缓和的阶段,还是在激烈的阶段” [ 1]

现今地壳中每时每刻都在发生大小不等的地震,就是地壳现今构造运动普遍性最直接的证据。据20世纪60年代不完全统计,地球中每年发生地震约500多万次(表1[2],平均每年约1.4万次,每分钟约10次。而随着地震台网的密集,这个数量将成倍地增加。这说明,只要地球不停止运转(含自转和公转),地壳中的构造运动就不会停止,而且这种构造运动会发生在地壳中的每个角落。

1 年均地震次数统计表

地震震级

8.0~8.9

7.0~7.9

6.0~6.9

5.0~5.9

4.0~4.9

3.0~3.9

2.0~2.5

<2.5

地震次数

1

18

120

800

6200

49000

100000

4850000

三、现今地壳构造运动的特殊性

1现今地壳中虽然每时每刻都在发生各式各样的构造运动,但其中绝大多数构造运动的规模都很小,凭人类的感觉很难察觉到这些构造运动的发生,只有用的灵敏的仪器(如高精度的地震仪、GPS全球定位系统等)才能察觉到。人类凭感官能察觉的构造运动主要是能够产生火山喷发和Ms≥4.0级浅源构造地震的构造运动。这其中大型的火山喷发和Ms≥7.0级的浅源构造地震,能够给人类的生存环境造成实质性的重大伤害。因此,本文把能够发生大型火山喷发和Ms7.0级的浅源构造地震的构造运动,称为“现今地壳构造运动的特殊性”。

2现今地壳构造运动的特殊性,明显的具有以下几个特点:

1)、产生该构造运动的能量特别巨大。如仅以地震波的能量(它仅是其全部能量的一部分)计算,一次7级地震所释放的能量为2×1022尔格,约相当于一个2万吨黄色炸药(TNT)的原子弹(8×1020尔格)的25倍。而震级每差0.1级,其能量大小约差1.4倍,即震级相差1.0级时,其能量相差1.410,即大约30倍。如一次发生8级地震的构造运动,其释放出的能量约相当于7502万吨黄色炸药的原子弹的能量。全球每年地震释放出的能量约为1025—1027尔格(仅是其全部能量的一部分),其中绝大部分都是由Ms≥7.0级地震释放出来的。

2)、一次能够产生Ms≥7.0级地震(浅源构造地震,下同)的构造运动,它不仅能以地震波的形式震撼全球,而且在其中心区域(即该大震的极震区或震中区),在地表上大都能够产生数十~ 数百~上千厘米位移量的构造形变形迹(基岩裸露区)。其中最显著的是呈带状展布的构造形变形迹,被称为地震形变带(或称为地震破裂带、地震断裂带、地震断层等)。这些地震形变带以及它们所夹持的地区(或地块)的形态与状态,是人类能够客观揭示这次地壳构造运动形态与状态的最直观和最直接的地质证据,是人类客观揭示现今地壳构造运动形态与状态的天然的“窗口”和“实验室” [3]

3)、与地壳现今构造运动的普遍性所不同的是,发生一次Ms≥7.0级地震的构造运动的发生地点不是随机的,它只是发生在全球地壳的某些特定的部位;同时它发生的时间也不是随时的,它也只是发生在某些特定的时间。因此,只要对地震(Ms≥7.0,陆壳浅源构造地震)发生地点和发生时间的规律性进行客观地揭示,就能“理性”地而不是“经验性”地对未来地壳构造运动特殊性的发生地点和时间进行精确地预测。

4)、一次能够发生Ms≥7.0级大地震的构造运动,它依地震波的形式震撼全球同时,并在震中区内可形成数十~ 数百~上千厘米位移量的构造形变形迹(基岩裸露区),但它能够产生明显构造位移量的范围却是有限的。即主要集中在地面破坏烈度≥Ⅸ°的范围内。这个范围,在我国大陆上,其长度一般不超过500km,宽度一般不超过100km

四、现今地壳构造运动的整体性

1、 在能够发生一次Ms≥7级大地震的构造运动中,在其中心区域(即该大震的震中区),形成的各式各样的地表构造形变现象(如构造裂缝、陡坎、鼓包、山脊水系的断错、地面的隆起、凹陷等)和由此而引发的非构造形变现象(如非构造裂缝、崩塌、滑坡、建筑物的毁坏及地震灾害等)以及在这些构造形变现象形成过程而引起的各种变化(如地壳形变场、地球物理场、地球化学场、地表生物场、大气气候等),都是由相互间有成生联系的因子组成。这些不同序次、不同级别、不同形态、不同性质的所有因子的有机组合,便构成了一个相互有生成联系的“整体”,这个“整体”,笔者把它命名为该次构造运动的“大震构造形变系统”[4](或称一次大型地壳构造运动的构造形变系统,图1)。

1 大震构造形变系统框架图

file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml1888\wps2.png

2、大震构造形变系统,是一个从震源(或下地壳)到震中、从震中到震中区(或极震区)的具有三维空间的、动态的、有“生命”的非线性系统。它是一个客观存在的运动中的“实体”。就像一棵大树一样,有它的“树根、树干、树枝、树叶、树皮和年轮”。在这个“实体”中,该大震震中区区域地壳现今构造应力场,是它的力源;震中区现今活动构造体系,是它的基本格架;该活动构造体系中主压结构面上岩层(或岩体)发生有明显位移量(地表位移量:数十~ 数百厘米,基岩裸露区)的破裂变形,是该次构造运动发生的直接原因;震中区内发生有明显位移量(数百~ 数千厘米)的扭性和张性破裂变形,是压性破裂“兼容”扭性和张性破裂的结果;主震时产生的地震波(含体波与面波),是该系统释放应力应变能量的另一种形式;震中区内不同序次、不同方向、不同形态、不同性质的地震形变带的几何学与运动学特征,是震中区现今活动构造体系中压、扭、张各种结构面破裂变形的最新形态与状态;震中区的范围、烈度值和地震动加速度,表明该构造运动时对人类和地表生物界可能产生伤害的强度与范围;主震前、后发生的前震、余震和地壳形变场、地球物理场(含重力、电、磁场等)、地球化学场、地表生物及大气圈等出现的各种变化(即所谓的地震前兆与滞后效应),则是它向自然界发出的“预警信号”与滞后效应。

3一次能够产生Ms≥7级地震的构造运动(或该大震构造形变系统)之所以发生,是该大震震中区区域地壳现今构造应力场作用下,其自身岩层(或岩体)与应力、应变双方矛盾激化的结果,是其各种构造形变形迹“新陈代谢、推陈出新、生长发育”的需要。它同自然界其它事物一样,其自身的矛盾运动是该构造运动必然要发生的根本原因。同时也有其“诞生、孕育、成长和死亡”的过程。与人类“十月怀胎、一朝分娩”所不同的是,随着该构造运动的发生而发出的轰鸣声,宣告的不是其“生命”的开始,而是其“生命”的结束。在这一过程中,它不仅释放了震中区日益积累起来的巨大能量,而且促进了该区内各种构造形变形迹的“生长和发育”,并且使该区内地应力与岩层(或岩体)破裂变形之间的矛盾达到了一种新的平衡状态。在新的介质条件下,另一次新的构造运动又开始“孕育和发生”,只要地球不停止运转,这种自然现象将永远地存在和“繁衍”。

五、现今地壳构造运动的相关性

1一次能够发生Ms≥7级地震的构造运动在震中区内形成的构造形变形迹(或该大震的构造形变系统),并不是一个孤立的地质现象,而是与其相邻的更大范围区域地壳现今构造运动的有机的组成成份,或者说,它本身就是与其相邻的更大范围区域地壳现今构造运动形态与状态的一个缩影。这个更大范围的区域地壳的范围,是指能够包括相互有内在联系的多个(数十~ 数百~更多)大震构造形变系统的区域。如我国大陆的青藏高原东北部地区(即阿尔金山及其以南,秦岭及其以北,六盘山及其以西,唐古拉山及其以东的广大地区,N32°—40°E95°—110°),据不完全统计,自有记载以来,共发生29Ms≥7级以上大地震(不含古地震)。这些大震,虽然它们相距甚远,但它们在震中区内形成的某些构造形变带的形态却表现出惊人的相似。如其中的NWW方向的地震形变带,均表现为雁行排列的裂缝、鼓包和左旋断错山脊水系等,均显示出左旋走滑为主兼挤压性质。这说明该区域地壳内发生Ms≥7级大地震的构造运动之间存在着内在的联系,这种联系,主要表现为发生这些构造运动的震中区地壳现今构造应力场状态基本一致或完全一致。

2在上述那样更大范围的区域地壳内,由于处在基本相同的构造应力场状态中,在多次(数十或数百次)能够产生Ms≥7级地震的构造运动作用下,必然产生与这个构造应力场状态相对应的构造形变形迹。这些构造形变形迹的有机组合,使构成了这个更大区域现今活动构造体系的基本格架。换言之,这个更大区域地壳现今活动构造体系,是在同一构造应力场作用下,是多次能够产生Ms≥7级地震的构造运动联合作用的结果。同大震构造形变系统相似,这个更大区域地壳的现今活动构造体系的构造运动,以及在其构造运动中所产生的各种变化和结果,也是一个三维空间的、动态的、有“生命”的非线性系统,笔者把这个系统命名为“区域地壳现今构造形变系统”[4]

3如果一次能够发生Ms≥7级大震的构造运动(或称该大震的构造形变系统)是一棵正在成长的“大树”的话,那么区域地壳现今构造形变系统,就是一片正在发育成长的同树种的“森林”。在这片“森林”中,每一棵“大树”都有自己区别于其他“大树”的特有的面貌和特征,即都有自己的“个性”。而这片“森林”,则具有每棵“大树”的“共性”,而通过“共性”的揭示、概括和总结,则能从“理性”上(或理论上)达到认识上的飞跃和提高。因此,只要能客观地建立起某一个更大范围区域地壳中每次能够发生Ms≥7级地震的构造形变系统和该整个区域的现今构造形变系统,我们就能够客观地揭示该区域地壳内一次和多次大型构造运动(即能够发生Ms≥7级地震的构造运动)的形态与状态,从而可以从一个全新的高度和层次来认识和解决该区内由于地壳现今构造运动而引发的与人类生存环境相关的各类重大的、当今尚未解决的科学问题。

六、现今地壳构造运动的复杂性

1关于地壳构造运动的动力源问题,是自构造地质学诞生以来众多学者讨论和争论最多的问题之一,这种讨论和争论一直延续至今。其中我国著名学者李四光先生在这方面进行了有独到见解的研究,他把产生和推动地壳构造的力归结为地球自转速率的变化和在重力控制下的地球自转的离心力[5]。但他没有提到另外一个重要的问题,即地球不仅是一个围绕地轴自转的椭球体(即赤道的自转速率约为0.465km/s,而两个极点的自转速率为零),而且还是一个围绕太阳进行公转的行星(v≈29.8km/s),并且它的公转速率远远大于它的自转速率。因此,地球是一个具有自转和公转相结合的每时每刻都在高速运转的非均质体。在它的运行过程中,在地壳中如何产生了推动区域地壳构造形变的构造应力场状态,是一个极其复杂的问题,有待于进一步探索。

2现今地壳构造运动的形态与状态,是地球自诞生以来(45亿年以来)各式各样构造运动的继续和发展,它所形成的构造形变形迹,必然是在自地球诞生以来所有老构造形变形迹的基础上形成的。或者说,它是“复合”在一切“老构造形迹”之上的。同时,它也必然是对所有“老构造形迹”进行利用、改造和破坏。因此,如何识别现今地壳构造运动的形态与状态,并不是一件容易的工作。在这方面,李四光先生进行了卓有成效的研究,他把构造形迹(或称为构造体系)复合现象归纳为四种类型,即“归并、交接、包容、重叠” [5 ]。遗憾的是,目前国内(尤其是我国地震系统)研究新构造的众多学者和专家们,他们对此似乎并不在意,从而使目前现今地壳构造运动形态的调查与研究陷入一个十分混乱的状态。

3在现今地壳构造运动中,地壳中产生的所有构造变形中,岩层(或岩体)的破裂变形,是极为常见的一种现象。全球每年发生500多万次地震,就是岩层或岩体发生破裂变形的一种反映。但在一次能够发生Ms≥7级大震的构造运动中,在该大震的震中区内(如在基岩裸露的地区),可以见到不同方向、不同性质的地震形变带同时存在,即不同性质和不同级别的结构面的破裂变形同时存在(例如1932年昌马7.6级地震震中区内就形成5个方向的15条地震形变带[6 ])。因此,就产生了一个较为复杂的问题,即这些构造变形之间是否存在着内在的有机联系?其中哪组结构面的破裂变形在这些变形中起到主导作用?客观地解答这个问题,不仅需要具有深厚的构造地质学方面的知识,而且还需要具有辩证唯物主义和历史唯物主义的认识和分析客观事物的方法,而避免仅依据局部的现象得出片面的或错误的结论。

4在全球大陆地壳中,一次能够发动Ms≥7级地震构造运动的中心部位(即震源区),大都处在地表以下1050km的地壳深处(或所谓上地壳与下地壳的交汇部位)。目前人类对那里岩层(或岩体)的物质组成、结构如构造格架、应力场状态等,还不能凭感官直接观察到(或知之甚少),因此只能依靠该次构造运动过程中产生的地球物理现象(如地震波、重力、地电、地磁)和在地表产生的各种构造形变现象进行各种推测。而其中地表构造形变现象表现出的形态与状态又较为复杂,因为,地球表面形态千差万别(如基岩裸露区和第四系覆盖区,第四系覆盖区又可分为平原区、耕地区、草原区、森林区、沙漠区、戈壁滩、冰川区、冻土区、黄土区、河流区、湖水区、大城市人工覆盖区等等)。因此,即使两个(或多个)在相似或相同构造应力场作用下产生的构造运动,由于其地表物质组成成分不同,其地表形态必然千差万别。或者说,地壳中所发生的所有的构造运动,都有自己特有的地表形态,尤如地球上数十亿的人口中,每个人都有自己特有的面貌特征。因此,不能简单地依据某次构造运动所产生的地貌形态来判断该次构造运动的性质和基本格架。目前,全球地震系统的某些学者,他们似乎对陆壳浅源构造地震的本质缺乏客观的认识,仅依据某些大震在地表形成的某些构造形变形迹,就简单地对这些大震(或构造运动)进行定性和分类,如“单断型、双断型、多断型、逆断型、正断型、逆走滑型、正走滑型、盲地震、褶皱地震、直下型地震”等等,从而使全球大震构造背景的研究陷入一个十分混乱的状态。

5以上几个方面,仅是现今地壳构造运动复杂性的一个侧面,因为它所涉的范围之广、内容之多,远远超出了笔者的认识水平。但不论它如何复杂,它毕竟是一个客观存在的自然现象,只要坚持实践~认识,再实践~再认识和通过现象探索本质的不断探索,终有一天,人类会彻底揭开它神秘的“面纱”,还其本来面目。

七、现今地壳构造运动与人类生存环境

1现今地壳构造运动的形态与状态,是自地球诞生以来(45亿年以来)地壳构造运动的继续和发展。全球地壳表面中所有的现今地貌形态,如洋壳中的海洋、陆地上的高山、平原、河流、湖泊、森林、草原、沙漠、冰川等,都是全球地壳现今构造运动形态与状态的有机的组成部分,是人类赖以生存的最基本的空间和环境,或者说,它是人类生存环境中除阳光、空气等之外的最重要的组成部分。

2换一个角度来看,全球由于地壳构造运动每年发生500多万次地震,仅以地震波释放出来的能量约为1025—1027尔格(它只是其全部能量的一部分),相当于两万吨黄色炸药(TNT)原子弹(8×1020尔格)能量的12500125000倍。如果没有现今地壳的构造运动,每年将如此巨大的能量释放出来,那么地球的“自我爆炸”或“自我毁灭”将指点日可待。到那时,人类还会有自己生存的空间和舒适的环境吗?

3一方面,现今地壳构造运动的形态与状态,能够为全球人类提供良好的生存环境,但另一方面,现今地壳构造运动的特殊性(即能够发生Ms≥7级浅源构造地震的构造运动),则能够对人类的生存环境造成重大的伤害。这些伤害主要来自Ms≥7级地震的极震区和高烈度区(I≥Ⅸ°区)。因为在I≥Ⅸ°区域内,构造运动产生的地表形变幅度可以达到数十~ 数百~上千厘米和地震动加速度可达到0.4g以上,这不仅能不同程度地毁坏所有的民用建筑、工业设施以及由此造成重大的人员伤亡,而且还会由此引起相应的“灾害链”,并且还会给全球人类造成严重的心理伤害(如“地震恐慌症” )等。例如1976年我国唐山7.8级地震使整个城市城毁人亡(仅死亡人数约25万人)的整个悲惨局面,至今还令人心有余悸,而2004年的印度洋9.0级地震形成的巨大海啸则能使上千公里以外的海岸居民造成重大的人员伤亡。

4、现今地壳构造运动的特殊性,是否能够给人类的生存存环境造成重大的伤害,其根本原因并不取决于其构造运动本身,而主要取决于人类自身。因为现今地壳构造运动的发生,是一种不以人的意志为转移的客观现象,这种现象有其必然要发生的原因和功能,同时也有其分布的客观规律,只要人类客观地揭示了它的形成机制、分布规律,并采取必要的防范措施,就能够有效地避免它能给人类带来的伤害。例如,不在未来将要发生Ms≥7级地震的震中区(或I≥Ⅸo)内建设人中稠密的居住区和重要的工农业设施,或者在该大震发生前进行精确的预报,那么,即使象发生2001年昆仑山口西8.1地震(极震区烈度≥Ⅺo),也不会给人类造成实质性的重大伤害(如无一人死亡)。

5、人类为了自身的生存和发展,常常忽视自身生存环境中对区域地壳物质成份、结构和构造的保护,而对某些自然资源进行无节制的开发和利用,如对地下水、天然气、石油、煤层等过量的开采,就有可能严重地破坏那里地下岩层的结构与构造的状态,从而影响该区域现今构造应力场的状态,并改变该区域现今地壳构造运动的形态与状态,从而可能对那里的人类生存环境带来伤害。如具有百年历史的并位于原唐山市中心的开滦煤矿,不以每年5000万吨煤的产量将原唐山市地表以下数百米的岩层一层一层地掏空,严重地破坏了那里地下岩层的结构和构造状态,那么,1976年唐山7.8级地震还会在那里发生或者地震还会有那么大吗?因此,人类生存环境的保护与优化,还需十分重视区域内现今地壳构造运动形态与状态的保护,才能达到人与自然的和协发展,同时也是保护人类自身安全的需要。

八、结语

1、不能客观地揭示现今一次地壳构造运动的形态与状态(如发动一次Ms≥7.0级大震所经历的前震——主震——余震期间所发生的区域地壳构造变形的全过程),就不能够客观地认识与该大震震中区相邻的更大范围的区域地壳多次能够发生Ms≥7级大震的构造运动的综合形态与状态。同样,不能客观地揭示某区域(如青藏高原东北部地区)地壳人类有记载以来(如公元前1117年以来)多次构造运动形成的形态与状态,就不能客观地认识自地球诞生以来(或45亿年年以来)无数次构造运动形成的形态与状态,也不能对该区内未来地壳构造运动的形态与状态的发展趋势进行科学的预测,进而也不能客观地认识和解决该区域内由于现今地壳构造运动而引发的与人类生存环境相关联的众多重大的科学与社会问题。本文恰恰是对上述两个科学问题进行了全新的探讨,即通过建立“大震构造形变系统”的途径,来客观地揭示一次大型构造运动的形态与状态及其与人类生存环境的联系;通过建立“区域地壳现今构造形变系统”的途径来客观地揭示某一更大范围区域地壳多次大型构造运动的形态与状态及其与人类生存环境的联系。

2本篇论文之所以能够完成,首先要归功于我国青藏高原东北部地区的特有的现今地壳构造运动的形态与状态,它们是笔者产生新地壳构造运动观的源泉。其次要归功于中国地震局(原国家地震局)以及兰州地震研究所地震地质力学研究室和地震地质研究室的同行们,没有他们的30多年来的连续资助和指导、参与、帮助,笔者不可能用了30多年时间,踏遍青藏高原东北部地区的山山水水,对那里的大震形变带、大震构造、活动构造和活动构造体系等进行反复的调查与研究。在此,致以衷心的感谢。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 加入地震坛

本版积分规则

Archiver|小黑屋|地震坛 ( 京ICP备14033744号 )

GMT+8, 2024-3-29 09:41

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2023 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表