地震新知(2)
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通过更详细对比远震和近震地震波形，人们发现，在汶川地震的4个地震子事件(群震)中，每个子事件中同样包含多个地震子震源，也就是说，是一系列的地下子爆炸组成了这次地震过程。该次地震可以用地下深处的结构爆破得到合理的模拟和解释。
除了理论模拟和解释外，专家还从地质勘查和地球物理勘探上得到了关于这次爆炸特征的可靠证据。汶川地震后，在绵竹九龙地表探槽揭露了这种爆炸特征，灰色的砂岩呈喷射状贯入红色黏土之中，这说明地震中存在地下射流和爆炸喷射。
汶川地震过程后，研究人员在青川县发现了以陈家坝水井岩为代表的三处带有燃烧痕迹的环形爆炸坑。这说明，汶川地震深处的高压爆炸在部分薄弱地段已经冲出地表。
这种地下深处的爆炸特征，从地震现场人们的描述中也得到了证实。
地下是否真的存在流体的隐爆？汶川地震的钻井岩芯给出了明确答案：WFSD-1钻孔在多个深度钻出了大量的液化角砾岩，这是一种流体高压爆炸形成的岩石。
对该钻孔的岩芯矿物X光谱分析表明，断裂带中的假玄武玻璃和断层泥及断层角砾岩具有相似(近)的矿物组成。这表明，它们很可能是深部高压贯入形成的，至少部分物质是这种成因。假玄武玻璃被喻为“地震化石”，主要由发生重结晶的玻璃质熔融体形成。由黏土矿物分析，人们得知，地震断裂发生时的温度超过1100℃。其成因机制的当前流行解释是：假玄武玻璃是因断层快速滑动过程中摩擦生热造成摩擦面温度升高，从而使周围岩石融熔所形成的岩石。如果汶川地震中的岩石确是因此形成，一定会在假玄武玻璃脉体与围岩接触界面上存在“熔蚀边”，但实际观测中根本不存在熔蚀边，接触界面很清晰。这说明，该处的岩石很可能是高压喷射贯入所形成的。
汶川地震的构造特征也难以通过弹性回跳成因机制进行解释，但如果用地震隐爆成因机制，则可以得到合理解释。
在过WFSD-1钻孔的一条北东向剖面上，由地表探槽和WFSD-1钻孔确定了本次汶川地震的主断裂F1滑动面，倾角大约为60度。为了勘探该主断裂向深部的延伸情况，研究人员在剖面北东侧又钻探了一处更深的WFSD-2钻孔，结果并没有在预期的深度发现这个主断裂F1，反而发现其主断裂F1在这两个钻孔之间呈现近水平特征(图2)，这意味着，主断裂F1不是一条直线，而是出现了奇怪的变化，即从地表的倾角60度到地下变为近水平。这是难以用弹性回跳假说解释的。
汶川地震后，通过人工地震勘探，专家得到了多条高精度、高分辨率人工地震勘探剖面。图3是一条位于虹口附近的东南向人工地震勘探剖面的地质解释，WFSD-1和WFSD-2井经过该剖面附近。图中左侧深色部分说明，地震爆炸后，岩石已经破碎，而且曾发生过流体蚀变，人工地震勘探剖面表现为地震波的杂乱和弱反射。剖面右侧的人工地震波相对反射规整，说明受到较少流体蚀变，岩层仍完整。该区域深度大约8～15千米，与地震震中深度一致。
地下深处是否存在高温高压流体库？更深层的地球物理勘探给出了答案。在横穿汶川断裂带的深地球物理勘探剖面中，存在一近水平的、深度约30千米的红黄色异常体，表现为低电阻率和低地震波速度特征。这说明，地下深部存在高温、高压流体;在这个深度下，它们应该处于超临界状态。
温度和压力分别在临界温度和临界压力以上的非凝聚性高密度流体，被称为超临界流体。地下深处存在大量的地质流体，其中，水是最重要的成分之一。水在不同的温压条件下呈现多种相态，当温度大于374.3℃、压力大于22.1兆帕时，水即变成第四相态——超临界水。地下10～18千米以下，即可同时达到水的超临界温度和压力。根据目前对地球内部压力和温度的估算结果，在下地壳及深部，流体均处于超临界状态。
当水在地下深处呈现超临界状态时，一旦由于断裂构造活动使地下裂开一个口子，压力、温度陡降，超临界水就会发生退相爆炸，变成水蒸气，这是一个体积急速膨胀过程。同样重量的水蒸气体积比超临界水大数百倍。
超临界水氧化性强烈，在一定温压条件下，甲烷、乙炔和高烷烃等有机物在超临界水中可发生自燃，并在一定条件下产生“水热火焰”。
地下深处的雷电
前面提到，汶川地震隐爆动力能量的第二个来源，是地下深处的累积负电荷放电(地下雷电)。关于这一点，证据也很充分：很多大地震发生时，都发现震区附近电磁场的突然变化。这是由于电场的突然变化引起了磁场的突然变化。
电场为什么会变化呢？合理的解释是，地震过程中，带电气体或者带电流体从地下泄漏所致，相当于电流的突变。
地下深处的大电流流过时，是否会留下痕迹？答案是肯定的。美国科学家的研究表明，假玄武玻璃的出现，说明发生了大电流事件。
假玄武玻璃往往包含新生成的细小磁铁矿，表现出较高的天然剩磁(NRM)。NRM数值高，意味着曾经有强大的电流持续通过。该磁场高于地球正常磁场约1000倍。如果没有大电流形成的局部强磁场，这些新生成的磁铁矿只可能具有正常地球磁场的磁化率。
汶川地震后的钻井岩芯磁化率测量结果表明，沿着新形成的地震破裂面存在假玄武玻璃，表现为高磁化率特征。这是由于假玄武玻璃中包含新生成的磁铁矿颗粒所致。
地震专家曾仔细分析了地震记录台站的记录，发现汶川地震前和地震发生过程中都存在电磁异常的急剧变化。地震前一天，成都地震台站记录到明显的电磁脉冲异常。
专家通过总结全球的地震发生规律和强度，发现地震与断裂性质及地下是否存在高压地壳流体密切相关：在涨性正断层区域如东非裂谷区域，最大不会发生超过7.5级地震，因为涨性环境是一个相对开放的环境，流体和地下电荷会缓慢释放，不容易形成大地震;而在挤压逆冲断层区或压扭断裂区域，如果同时存在高压地壳流体，则可发生9.0级以上地震，如环太平洋区域，因为压性环境是一个封闭环境，流体和地下电荷会缓慢聚集。 (梁光河)