十周年--汶川地震提出了哪些科学问题？-新闻动态--榆林市地质矿业协会-Powered by www.laoy.net

汶川地震的特征
    龙门山断裂带是青藏高原和华南地块边界的构造带，经历了长期的地质演化，具有十分复杂的地质结构。汶川地震发生在龙门山断裂带上，造成了重大的人员伤亡、巨大的经济损失和极大的社会影响，是一次以释放能量大、破裂时间长、地表破裂复杂、破坏强度高、影响范围广、次生灾害重为主要特征的大地震。蔡晋安研究团队在对汶川地震特征研究基础上获得了下面的成果：
    1、释放能量大
    汶川地震再一次向人类展示了自然灾害的强大破坏能量。汶川8.0级地震释放的地震波能量达6.3×10^16焦耳。按每个原子弹放出的能量约8.4×10^13焦耳计算，汶川地震释放的能量相当于800颗原子弹。在一个到唐山与汶川的相同距离的德国台站的地震记录表明，汶川地震释放出的地震波能量远超过了唐山地震。
    2、破裂时间长
    汶川地震破裂为单侧破裂事件，破裂由南部初始破裂点开始，主要向北东方向扩展，破裂滑动表现为汶川-映秀和北川两个大的集中区。汶川地震的破裂速度分布不均匀，平均破裂速度为2.7km/s，局部的破裂速度可能达到3.0km/s以上，而最低的破裂速度只有2.3km/s出现在北川附近，低破裂速度反映了这些区域动态应力的局部积累以克服“障碍”。汶川地震破裂持续时间长，整个破裂过程持续了90～120s。
    3、地表破裂复杂
    在地震发生的短短一分多钟时间内，就在龙门山构造带中形成了两条走向北东，断裂面向西北方向倾斜具逆冲兼右旋走滑性质的约270km长的映秀－北川破裂带和纯逆冲性质的约80km长的灌县－安县破裂带，以及连接两条北东向地表破裂带西段的北西向具左旋走滑－逆冲性质的约7～8km 长的小鱼洞破裂带，成为世界上迄今为止空间上分布最为复杂的逆冲型地震地表破裂带。沿地表破裂带详细的滑移特征考察及其同震位移测量表明，沿映秀－北川破裂带分布南北两个滑移峰值区段，南段以逆冲为主伴随右旋走滑运动为特征，最大垂直位移量为6.0～6.7m；北段以右旋走滑为主伴随逆冲运动为特征，最大垂直位移量为11～12m，最大右旋水平位移量12～15m。北段破裂段高角度的地震断裂、逆冲断裂面的倒转作用以及具最大滑移量的强烈变形作用是北川县城遭受到最强的地表破坏和地质灾害的主要原因。
    4、破坏强度高
    汶川特大地震造成大量人员伤亡和房屋受损。据国务院抗震救灾总指挥部统计，截至2008年9月25日，共造成6万9千人死亡、1万8千人失踪、37万多人不同程度受伤，受灾人口达4600多万人。地震造成四川、甘肃、陕西三省倒塌农村住房750万间，城市居民住房倒塌2000万平方米。因房屋损毁无法居住而转移安置1500多万人。地震还毁坏了交通、通信、供水、供电等生命线系统。地震造成的直接经济损失8452亿元人民币。
    汶川地震灾区总面积约50万平方公里，其中极重灾区、重灾区面积约13万平方公里。地震震中烈度为Ⅺ度。Ⅺ度区的面积约2580平方千米，以汶川县映秀镇和北川县城为两个中心，其中映秀Ⅺ度区沿汶川—都江堰—彭州方向分布，长轴约66公里，短轴约20公里；北川Ⅺ度区沿安县—北川—平武方向分布，长轴约82公里，短轴约15公里。Ⅹ度区面积则为约3144平方千米，呈北东向狭长展布。Ⅸ度区的面积约7738平方千米，Ⅷ度区域面积约27787平方千米，Ⅶ度区面积约84449平方千米，Ⅵ度区的面积大约为314906平方千米。
    5、影响范围广
    汶川8.0级地震影响范围非常广，地震释放出巨大的能量以地震弹性波的形式传遍全中国乃至周边国家，陕西、甘肃、宁夏、天津、青海、北京、山西、山东、河北、河南、安徽、湖北、湖南、重庆、贵州、云南、内蒙古、广西、广东、海南、西藏、江苏、上海、浙江、辽宁、福建等全国多个省（自治区、市）和香港、澳门特别行政区以及台湾地区均有震感，其中以四川、陕西和甘肃三省震情最为严重。甚至连泰国首都曼谷，越南首都河内，菲律宾、日本等地也有轻微震感。
    6、次生灾害重
    地震诱发的地质灾害极为严重。强烈的震动加上山高、谷深，地形陡峭，引发数以万计的山崩、滑坡、塌方、泥石流等严重地质灾害。汶川地震在山区引发的地质灾害分布在长400公里、宽100公里大的面积上，地震触发大规模滑坡、崩塌、滚石及泥石流、堰塞湖等灾害举世罕见。触发的崩塌、滚石和滑坡约1万多处，在四川省境内有7100处，小则几十万立方米、大则上千万立方米。山体滑坡、泥石流等将一些村庄掩埋、房屋压垮，形成大、小堰塞湖多达104个，构成次生水灾的威胁。
巨大滑坡埋藏了北川老县城
    汶川地震提出了哪些科学问题？
    汶川地震表现出的特征，加深了人类对地震灾害的认识。但当今的地震预报在科学上尚未突破，汶川地震的发生和全球巨大地震发生一样，给我们提出了一系列科学问题，这些问题突破了地学界传统的认识，带来新的启迪。
    1、汶川地震为什么发生在大陆内部的低滑动速率断裂上？
    世界上绝大多数8级以上的逆冲型地震发生在滑动速率很高的逆冲断裂或板块俯冲带上，汶川地震则发生在大陆内部的低滑动速率断裂上逆冲型8级强震。然而，由地表GPS测量得到龙门山断裂带的地壳水平位移速率极低( < 1.5～1.9m m ／a ) ( Chen et.al.，2000；张培震等，2002 ；Zhang et.al.，2004 ；Burchfiel et.al., 2008 ) 。那么，为什么在GPS值极低的地方却产生巨大的地震灾害? 这种极低的速率是否在深部继续保持? 汶川地震究竟是在一个什么应力环境下发生的?这是理解汶川大地震成因机制的一个重要科学问题。
    2、汶川地震为什么发生在应变积累很低的断裂带上？
    强震是应变在活动断裂带逐渐积累，超过其所能承受的强度后突发破裂和能量释放的结果。它一般发生在应变积累很高的断裂带上。但是，汶川地震发生在应变积累很低的龙门山断裂带上。通过对汶川地震的地表破裂、震源机制、余震定位、地震破裂过程、同震地壳形变、强地面运动等的综合研究，张培震（2009）认为汶川特大地震的孕育和发生是3个地质单元共同作用的结果：川西高原作为变形单元震前发生长期持续的变形，并且将变形转换为积累在龙门山断裂带的应力；龙门山断裂带作为闭锁单元震前变形缓慢但积累很大的应力，当其超过断裂的摩擦强度或岩体的破裂强度时突发破裂，形成地震，释放出巨大的能量；四川盆地作为支撑单元对川西高原和龙门山的向东运动产阻挡，是汶川地震孕育不可缺少的元素。汶川地震的孕育和发生可以用多单元组合模型来理解。这种多单元组合孕震的模式及其所产生的应力应变场演化为地震科学和防震减灾提出了许多新问题，也带来了许多新启示。汶川地震孕育的多单元组合模式表明不同单元在不同时间的变形状态是不同的，认识汶川地震的孕育过程仅研究其发震的龙门山断裂带是不够的，需要对3个不同的孕震单元都开展研究，才能获取完整可靠的信息和正确认识孕震过程。
    3、巨大的地震破裂是如何产生的?
    汶川地震产生长度近300km 、最大滑动量达10m的巨量滑移，这一切是在80s的瞬间完成的。它究竟是怎样形成的? 地震破裂如何克服巨大的阻力而形成如此规模的滑动，或者说在地震起始后断层上的阻力是通过什么机制急剧降低以至使巨量滑动成为可能? 又是什么机制最终停止了这种滑动? 这是需要通过直接的科学探测断层上地震滑动“遗迹” 来回答。
    4、汶川地震后的余震强度和余震持续时间?
    这是汶川地震发生后倍受社会关注的问题之一。这个问题的回答，取决于对地震断层的愈合性质和深部地壳的流变性质的了解。如果能够观测到地震断层及周围介质的性质随时间的变化，不仅对理解地震断层的愈合过程有直接帮助，而且对强余震趋势的估计具有直接的实际意义。
    5、活动程度较低的断层为什么会发生如此巨大的地震？
    通常评价一条断裂的地震危险性有三条标准。一是断裂的规模、性状、晚更新世以来的活动水平，二是历史地震及现今地震的活动强度、频度、重复周期，三是现代地壳运动测量反映出的断裂现今运动水平。从四川地区活动构造分布和龙门山断裂及附近地区6级以上地震震中分布可以看出，龙门山断裂特别是其中、北段是晚更新世以来活动程度较低的断层。有记载以来龙门山断裂上发生的最大地震是1657年的6.5级地震，活动水平明显低于鲜水河、安宁河—则木河断裂。从龙门山及其附近断裂上的耿达、七盘沟、灌县、双河跨断层水准测量资料可以看出龙门山断裂运动速率是比较低的，每年低于1mm。“闭锁”理论在地震预测中是非常重要的理论，在实践中也经常运用这一理论分析地震活动性的不均匀性和地壳形变的差异性，但以往的经验是，“闭锁”的规模是有限的，震前大部分震中地区是会出现小地震活动增强和地壳形变增大。类似汶川8.0级地震的这样的地震活动和前兆异常均较少的“闭锁”情况还没有见过，凸显过去我们对强烈地震成因的复杂性估计不足。
    汶川地震特出的科学问题表明，人类对地震的认识还很不够，这是因为人类对地下探测的能力还远远不够，特别是动态监测地球内部介质和物性变化更是不够，尽管汶川地震后地学界已经充分认识到这个问题，在中国地震科技大会提出了“透明地球”的科学计划，在对地球内部探索创新方面也取得了进展，但是距离解决汶川地震给人类提出的科学问题还有很大距离。

十周年--汶川地震提出了哪些科学问题？

时间：2018/5/17 11:03:55

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