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yalefield

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[交流] 【转贴】四川盆地失去“地震屏障”后怎么办？

嵇少丞

　　四川汶川大地震是新中国成立以来强度最大、损失惨重、波及范围最广而且援救最困难的一次地震。损失惨重和波及范围广是因为地震强度大；援救困难是因为地处山区，高山峡谷，加之地震造成桥断路陷以及滑坡塌方造成道路阻塞。这些都好理解，关键是为什么这次地震那么强？

　　龙门山地区历史也曾发生过多次5级左右的地震，最大一次还达到6.5级，发生于1657年汶川附近。这次汶川大地震的确与众不同，高达8级，震中位于都江堰向西大约二十公里映秀镇的附近，近三千年有文字记载以来这里从未发生过破坏性地震，否则2200多年前秦国蜀郡太守李冰也不会选址这里耗巨资修建一座宏大的水利工程——都江堰。这次汶川8.0级大地震释放出来的能量相当于1000颗1945年美国扔到日本广岛的原子弹同时爆炸，在两分钟之内在地壳岩石中形成一条深近20公里，长近300公里的大断裂。这条断裂从映秀镇向北东方向经北川县一路前进，直达青川县东面的林庵寺，与此同时还从映秀镇向西南方向传到保兴的北边。震后十几天内还发生了4级以上余震200次，最大达到6.4级。由此可见，5.12汶川地震不是一般的强、而是非常的强。

　　5.12汶川地震的震源位于龙门山脉内彭灌杂岩体之中，彭就是彭县的彭，灌就是灌县的灌，都江堰市以前叫灌县。当初在龙门山填地质图的工程师将这两个县名连在一起算是给这个杂岩体起了个名字，后来地学界人们就一直这么叫着。彭灌杂岩体在地面上呈透镜形，北东—南西向上长约105公里，南东—北西方向上宽约 30公里。所谓杂岩体就是由中酸性的岩浆岩和变质岩混在一起的复合体，具体地说主要有闪长岩、花岗岩、混合岩、片麻岩等。这些结晶岩石，形成于新元古代（距今约8.30-7.45亿年），主要组成矿物是石英和长石，岩石的剪切强度和摩擦强度都特别大，绝不轻易破裂和滑动，除非在外力作用下岩石内应力积累得非常高。一旦应力达到其破裂强度或摩擦强度，必然要瞬时释放出巨大的能量，从而形成大地震。由于岩石中内应力积累和弹性应变能积累都需要时间，在这样强度很大的岩体中发生地震的周期必然很长，上万年才可能有这么一次。但是，一旦地震发生就肯定是一场灾难性、毁灭性的大地震。

　　彭灌杂岩体西北侧出现的是前寒武纪的沉积岩，如粉砂岩、板岩、页岩、砾岩等；在彭灌杂岩体的东北方和东南侧分布的是古生代和中生代的沉积岩和浅变质岩，如千枚岩、绿泥石片岩、灰岩、煤系地层等。这些成层的沉积岩和浅变质岩的剪切强度和摩擦强度比彭灌杂岩体中的结晶岩石低得多。正由于如此，从彭灌杂岩体中形成和传出的地震断裂立刻所向披靡地向东北方向迅速打穿所有的沉积岩和浅变质岩层，过了北川后又向青川和甘肃文县方向传了近150公里才停下来。主震后第13天青川县境内还发生一次6.4级余震。所以说，这次5.12汶川大地震是始于强岩，传之弱岩，故强度大, 波及范围广。

　　地壳中蛇纹岩、绿泥石片岩、云母片岩、千枚岩等变质岩和页岩、板岩、泥岩等沉积岩属于屈服强度和摩擦系数都低的岩石，在地质构造应力作用下，这些岩石常常是作韧性变形即蠕变，“走而不断”，岩石在“走”（变形）但不形成断裂。灰岩在地表看似很硬，但在地下十几公里深处温度压力较高和有水环境中，其强度并不太高。在沉积岩和浅变质岩中，力学性质较强的（如砂岩）和较弱的（如页岩）岩层总是互层出现的，根据最小能原理，断层总是选择在弱岩层中通过，尽量避免切割强岩层。在弱岩体中形成不了强震。所以，我的观点是，强岩强震，弱岩弱震，软岩无震。这条规律可以用到区域地震预测中去。

　　通过这次汶川大地震，龙门山断裂带西边的松潘 —甘孜地块向东边的四川盆地狠狠地挺进了一大步，这一步在有的地方竟然迈了8-9米，例如在距震中向东北方向40-50公里远、深约10公里和170- 190公里远、深约12公里两处。四川盆地这么多年来平安无大地震，一是因为它属于扬子地台的一部分，具冷的较坚固的上地幔和下地壳；二是因为受到了其西缘龙门山内彭灌杂岩体和康定杂岩体等“中流砥柱”的保护。5.12汶川8.0级大地震剪断了彭灌杂岩体, 等于说搬掉了松潘—甘孜地块向东前进道路上一块巨大的绊脚石, 今后松潘—甘孜地块向东挤压的应力会进一步向四川盆地内部传递，很可能会活动四川盆地内部的隐伏断层，例如，雅安—大邑—彭县—剑阁断裂、新津—成都—德阳断裂和龙泉山断裂，形成6.0-7.0级地震的可能性很大。这些断层具逆冲推覆或右旋斜冲推覆性质，隐伏地下5-15公里深处，地表很少有形迹可循，与之相伴生的往往是一些非对称性的地层褶皱（即断层传播褶皱），故为隐伏断裂。原先由于龙门山中彭灌杂岩体对松潘—甘孜地块向东的挤压推进作顽强地抵抗, 成都周围的四川盆地内的隐伏断层的活动性受到压抑, 故四川盆地内部地震活动性不强。

在今后一段较长时间（几百甚至几千年）内，彭灌杂岩体的抵抗力量消失了。四川盆地失去了一个重要的“地震屏障”。

　　四川盆地内上述三条隐伏断层断裂带附近人口稠密、工业发达、那怕一次6.5级的地震都会给成都这样的大城市带来惨重的社会经济损失和人员伤亡。希望四川省领导和有关部门从今以后，居安思危，具强烈的忧患意识，密切监测四川盆地内部上述断裂带的构造活动，同时提高建筑物的抗震标准，并严格把好建筑质量关。

[ Last edited by ewigkeit on 2008-12-31 at 15:22 ]

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1楼 2008-05-27 22:51:58

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对话嵇少丞（加拿大地球物理教授）

5.12四川大地震由龙门山主中央断裂造----该断裂"要就不鸣，一鸣惊人"

5月13日上午，嵇少丞教授在蒙特利尔大学工学院的办公室里回答了加拿大七天周刊记者胡宪提出的若干问题，现整理如下:

胡宪：请问，这次四川大地震有没有可能事先预测？
嵇少丞：准确预报地震是很难的，甚至是不太可能的, 世界上哪个国家也没有解决这个问题, 这不仅涉及到科学理论的难度，而且还需要大量的资金和人力的投入。要在多处地下深部钻孔中安装精密仪器，测量地应力、流体压力、地电、地磁、地震波各向异性和剪切波分裂、地下水氡，等等。同时要有敬业的专业人员在各地震台站全天候坚持不懈的系统观察。所有这些在目前的中国都很难做到。

胡宪：有人说这次地震是三峡大坝蓄水造成的，还有人说是搞地下核爆炸诱发了地震，您对这些说法有什么看法？
嵇少丞：这些说法都是没有什么科学根据的。这次地震与人为因素和环境因素完全无关，正像我昨天说的那样，它是印度大陆板块向北漂移并和欧亚大陆板块碰撞挤压，所引起的一系列造山运动的必然结果。我这样来形容一下吧，印度大陆就像一架巨型的推土机，往北使劲地推，推起了青藏高原，当青藏高原增高到一定的高度 (7、8千米) 后再也推不动了，其下地壳的物质就被迫挤向东移，碰到了坚硬的四川盆地地壳，形成了北东走向拔地而起的龙门山。青藏高原和四川盆地的交接部位--龙门山破裂带注定是地震的高发区。
任何人为破坏因素和环境变化因素全加起来，也达不到这种造山运动所能产生的能量。这次汶川7.9级大地震释放出来的能量相当于四、五百颗原子弹同时爆炸，在几分钟之内在地壳岩石中形成一条深10到12公里，长300公里的大破裂。水库蓄水和地下核爆炸最多也就能诱发3级以下的地震，而8级地震所产生的能量是3级地震的一千多万倍。

胡宪：那么对这种造山运动所致的强震可不可以预测出其走向，从而加强防范呢？
嵇少丞：从理论上讲是可以的。强震和大地震往往发生在活动断裂带的转弯处、两组断裂的交汇处，其中以隐伏逆断层尤为危险。这些构造部位积累应力高或处于闭锁的段落上，一旦应力超过岩石的破裂强度，地震就发生了。龙门山破裂带内有三条主干断层: 西边一条叫龙门山后山断裂, 沿茂县-汶川-卧龙一线; 东边一条叫龙门山前主边界断裂, 沿安县-都江堰-天全一线; 中间那条叫龙门山主中央断裂, 沿北川-映秀一线。由于这次映秀乡遭受的地震破坏明显比汶川县城要大, 我推测5月12日的大地震就发生在映秀附近的龙门山主中央断裂上。
1800年以来, 龙门山前主边界断裂上先后曾发生过4次中强地震, 最大一次是1970年发生在大邑西边的6.2级地震。龙门山后山断裂自1597年以来, 共发生过4级以上地震13次, 最大一次是1657年的汶川6.5级地震, 史书上记载那次地震："地震有声，昼夜不断，山石崩裂，江水皆沸，房屋城垣多倾，压死男妇无数"。此外1958年汶川还发生过一次6.2级地震。
龙门山主中央断裂自1168年以来只发生过12次4级地震, 最大那一次6.2级, 发生在北川。南边映秀一带的龙门山主中央断裂一直很平静（断层处于闭锁状态）, 直到2008年5月12日下午14点28分突然发生了7.9大地震，这说明不是"小震折腾，大震到"，而是"要就不鸣，一鸣惊人"。
近四十年来，龙门山断裂带北部（从都江堰到九寨沟）和小江断裂带的南部（云南境内的东川-宜良-建水）已发生了几次6.5级以上的大地震，能量释放了，近期再发生大地震的可能性相对就减小了。
今后五十年内大地震可能会发生在龙门山断裂带南部（从都江堰到康定）和小江断裂的北部（康定-西昌-攀枝花），康定-泸定地区是北东向的龙门山断裂带、北西向的鲜水河断裂带和南北向的小江断裂带交汇处，是应力集中之地，所以可以
把预防重点放在上述地区。

胡宪：人们应该从这次地震中汲取哪些经验教训呢？
嵇少丞：这次地震也暴露了中国科学管理体制上的一些问题。现在国内对地震监测、预报、预警的重视程度还不如七十年代,至少在许多地方领导那边是这样, 他们忙经济发展,忙基本建设, 却忘记了居安思危。对于地质灾害的研究和防治投入比例偏低，而且许多科研经费还没有被用到刀口上。
就拿这次地震来说，美国地质调查局比我们的国家地震局提前报出了地震的震中、震级、震源深度、地面位移速度分布等数据，按理说近水楼台先得月，地震波先到我们的地震台然后才传到美国的地震台。
地震发生在5月12号北京时间下午2点28分，中国是白天而美国是深夜，尽管如此，美国地质调查局还是比我们中国早报道了。
这说明了什么？最起码说明了美国的地震学家在干活，干活的效率比我们高，人家的预警机制比我们健全。
此外,《中华人民共和国防震减灾法》第16条明文规定:
“国家对地震预报实行统一发布权。”
也就是说, 地质局的任何科学家或行政单位都无权直接发布地震消息。地震仪接受到大地震了, 然后再向上级领导层层汇报, 得到批准后才能对外发布地震消息, 这么一来时间不就长了吗?
地震面波震幅大 (所以危害性大) 但传播速度慢,每分钟也就二百多公里, 从汶川到北京和上海要近十分钟, 如果地震消息及时发布, 离震中一千公里以外的人可以逃到屋外。
1976年唐山大地震后中国设立的一些预警机制近些年来被淡化了。经济发展了，我们更应该居安思危，增强忧患意识。昨晚7点，全国人大常委、中国国土资源部大陆动力学重点实验室许志琴院士打来电话，我们就这次地震的成因讨论了很久。
她在龙门山断裂带及其相邻的青藏高原做过许多研究工作，也和我一样，对于中国当今地质灾害的防治和研究现状深感忧虑。

胡宪：有人说，地震前有许多先兆，如"地震云"、动物迁移等，这些先兆可靠吗？
嵇少丞：这些现象大多没有多少科学价值，最多只能作为旁证、辅证，但是更重要的事情还需要科学家来做。70年代，苏北地区专门有人观察井水的水位，如果没有下雨，而水位陡升或陡降，就可能是地震的前兆，应向上级报告，然后让有关专家来研究。这次大地震之前可能会出现过一些异常，但是可能没有引起足够的重视。

胡宪：据您估计，还会发生大的余震吗？当地人民应该注意哪些呢？
嵇少丞：会的。一般来讲，这样的大地震之后总要经过上千次、甚至上万次的余震才能将能量全部释放出来。据我估计，8级左右的大地震不会有了，6.5级以下的地震还会有，但是许多房屋在5月12号下午的大地震中已经开裂，抗震能力大为降低，极易在5、6级的余震中倒塌，所以危险依然存在。另外，四川山区地形起伏大，大地震松动了山上的岩土，加上连日降雨，极易发生滑坡、塌方、泥石流，泥石流甚至会吞没整个村庄和城镇，这些都是需要当地政府和人民注意的，一旦发现苗头，应立即转移居民，避免更多的人员伤亡。

龙门山地区在历史上就是地震高发区，在楼房的设计上必须有硬性的防震标准，无论是大城市、中小城市还是乡村都应该严格遵守。特别是学校和医院建的应该比政府的办公大楼更加牢固，都江堰聚源中学1200名师生被埋，这样的悲剧绝不应该发生。

胡宪：在关心祖国灾情的同时，我还想请您介绍一下加拿大特别是我们居住的魁北克地区是否可能发生地震？
嵇少丞：加拿大大陆的特点是中间地块稳定，东西两边不稳定。中间是加拿大地盾，岩石圈有近二百公里厚，地热梯度向下每公里才7、8摄氏度，发生7.5级以上的地震几乎不太可能。由于太平洋板块向北美和阿拉斯加大陆下面俯冲，加拿大西海岸地区发生强震的可能性很大，例如Queen Charlotte 岛于1949年8月22日就曾发生过一次8.1级大地震，温哥华岛1946年6月23日发生过一次7.3级地震。魁北克省境内有两条地震带，一条呈北东-南西向平行于圣劳伦斯河谷叫圣劳伦斯断裂带，另一条呈北西-南东向位于渥太华河之北叫西魁北克断裂带，渥太华和蒙特利尔处于这两条断裂带的交汇处。在离魁北克城东北150公里远的Charlevoix历史上曾经发生过6.5级的地震，在蒙特利尔地区地震一般不超过5、6级，人会有震感，就象疾驰的载重大货车从家门口经过那样的感觉，但不会造成钢和木结构的房屋的倒塌。
加拿大历史上因地震死亡的仅有一人，那是1732年蒙特利尔西北西魁北克断裂带上发生的6级地震。

胡宪：谢谢嵇教授，我们可能还会继续跟进采访，谢谢您！
嵇少丞：不用谢。