8月6日，山東德州市平原縣發(fā)生5.5級地震，震源深度10千米，震中范圍5千米。地震是怎么形成的？地震預(yù)測到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？在近期舉辦的首都科學(xué)講堂上，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員蘇德辰為公眾講解了相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害知識。

大地震由走滑斷層引起

按照當(dāng)前的全球構(gòu)造理論，地球由堅(jiān)硬的巖石圈包圍著，但巖石圈并不是“鐵板一塊”，而是分成了若干個(gè)小的塊體，這就是“板塊”。地球表面由七大板塊拼貼在一起，每一個(gè)大板塊的內(nèi)部，還可以細(xì)分成若干形狀各異、大小不等的小板塊。

【資料圖】

板塊之間一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，主要的動(dòng)力來自地下的巖漿活動(dòng)。地下深部的巖漿在循環(huán)運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)托著巖石圈板塊往不同方向運(yùn)動(dòng)，使得板塊彼此之間相互撞擊、俯沖、分離和錯(cuò)動(dòng)。

“通俗地講，巖石在地下要承受各種外力作用，比如重力作用、周圍巖石的擠壓作用、熱脹冷縮引起的擠壓或拉張作用，等等。”蘇德辰介紹，巖石內(nèi)部為抵御這些外力的影響，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反作用力，這種在巖石內(nèi)部積累的力就是地應(yīng)力。一旦巖石中積蓄的地應(yīng)力超過巖石的承受限度，巖石就會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷裂或錯(cuò)動(dòng)，造成地面的震動(dòng)，這就是地震。

“地球平均每年會(huì)發(fā)生100萬次2.0級地震，但僅僅有十幾次7.0級地震、1次8.0級地震?！碧K德辰介紹，很多大地震是由走滑斷層引起的。斷層是指地殼受力發(fā)生破裂，沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對位移的地質(zhì)構(gòu)造，相應(yīng)的破裂面就稱為斷層面。斷層的規(guī)模變化很大，大斷層的長度可達(dá)數(shù)千千米，深度可達(dá)數(shù)千米甚至數(shù)十千米，小斷層規(guī)模小到厘米級甚至微米級、納米級。斷層面兩側(cè)的巖石沿著走向滑動(dòng)，稱為走向滑動(dòng)斷層，簡稱走滑斷層。

地震烈度受巖石構(gòu)造影響

地震的規(guī)模稱為震級，一般來講，巖石內(nèi)部地應(yīng)力積累的時(shí)間越長，能量越大，斷裂和錯(cuò)動(dòng)的規(guī)模就越大，地震的震級就越高。震級通常用美國地震學(xué)家里克特提出的計(jì)算方案來劃分，因此被稱為里氏震級。里氏震級每增加一級，釋放的能量約增加32倍。一次6.0級左右的地震相當(dāng)于美國在日本廣島投下的“小男孩”原子彈的爆炸當(dāng)量，即約等于1.5萬噸三硝基甲苯爆炸所產(chǎn)生的能量。2008年5月12日發(fā)生的汶川大地震是8.0級地震，它的能量大約相當(dāng)于1000顆“小男孩”原子彈。

蘇德辰介紹，地震還有一個(gè)參數(shù)叫做裂度，裂度是地震波傳到地表以后，對地表的建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞的程度，它與建筑物等基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量關(guān)系很大。

越是接近震中的位置，地震波的破壞能量越大，地震裂度也越大；越是遠(yuǎn)離震中的位置，地震波衰減的越多，破壞力越小，裂度也越小。在完全理想的情況下，裂度值應(yīng)該是以震中為中心的同心圓。但是地下的介質(zhì)并非均勻不變，地震波的傳播往往受到巖石的巖性和構(gòu)造特點(diǎn)的影響而發(fā)生變化。有時(shí)，離震中較近的地方反而可能相對安全，建筑物倒塌的很少；稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的地方，建筑物的損毀情況反而會(huì)更嚴(yán)重。蘇德辰解釋，這是因?yàn)榱讯冗€與建筑物的質(zhì)量有關(guān)?！敖ㄖ锏馁|(zhì)量特別差，倒塌損毀就比較嚴(yán)重?！?/p>

地震有可能被預(yù)測或預(yù)報(bào)

中國地質(zhì)學(xué)家李四光一直堅(jiān)持地震是可以預(yù)測的，他曾提出通過觀測地應(yīng)力的變化來預(yù)測或預(yù)報(bào)地震。李四光認(rèn)為，地震與地應(yīng)力以及地應(yīng)力的變化有著密切關(guān)聯(lián)。巖石內(nèi)部的地應(yīng)力一般是逐步加強(qiáng)的，通過測量地應(yīng)力的強(qiáng)度和變化規(guī)律，有可能預(yù)測或預(yù)報(bào)地震。我國在很多的斷層帶周邊都布置了地應(yīng)力的觀測點(diǎn)。

蘇德辰介紹，2008年汶川地震發(fā)生之后，由中國地質(zhì)科學(xué)院牽頭的“汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探”項(xiàng)目，計(jì)劃鉆探4口科學(xué)深井，前3口井的位置都是沿著映秀—北川斷裂帶布置?！案鶕?jù)地應(yīng)力監(jiān)測部門報(bào)告，在四川省雅安市的蘆山縣，地應(yīng)力觀測值不但沒有釋放，反而在增加。多位科學(xué)家認(rèn)為，下一次地震的震中很有可能就在蘆山縣境內(nèi)。”蘇德辰介紹，但是因?yàn)樘J山縣的施工條件有限等原因，第四口井的位置最終沒有選在蘆山縣。不幸的是，2013年4月，蘆山縣發(fā)生了7.0級地震。

從20世紀(jì)90年代以來，國際上科學(xué)界的主流觀點(diǎn)認(rèn)為，地震是不可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的。但是仍然有很多人認(rèn)為，未來人類完全可以預(yù)測或預(yù)報(bào)地震。因?yàn)榻^大多數(shù)大地震發(fā)生之前都是有先兆的，只是各種先兆與地震之間的關(guān)聯(lián)程度有多大，未來還需要進(jìn)一步明確。

來源：科普時(shí)報(bào)

圖源：視覺中國

作者：張英賢