地震新知(1)
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编者按
我国是世界上大陆强震最多的国家。20世纪以来，共发生6.0级以上地震近800次，遍布全国除贵州、浙江和香港以外所有地区，死难者多达55万人，占同期全球地震死亡人数的53%。人们常用“占世界7%的土地，养活了世界上22%的人口”来形容中国;却很少有人知道，这占世界7%的土地承受了全球33%的大陆强震。
40年前的1976年7月28日，河北省唐山、丰南一带发生里氏7.8级(矩震级7.5级)地震，造成巨大人员伤亡。这次地震名列20世纪世界地震史死亡人数第二。作为一个饱受地震威胁的国家，本刊拟刊发一组文章，介绍地震的最新研究进展，以为纪念。
没有任何预警，它能在短短几秒钟之内撕裂大地，吞噬生命;更令人惧怕的是，它至今无法被准确预测……这种自然灾害，就是地震。
地震是与一定的地震构造相联系的。我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位，再加上印度板块对欧亚板块深部地球动力作用的影响，巨大的晚第四纪活动断裂十分发育，这些断裂正是大地震的温床。有历史记载以来，我国大陆几乎所有的8.0级和80%～90%的7.0级以上强震都发生在这些断裂边上。其中，发生在1976年的唐山大地震和发生在2008年的汶川地震，都造成了巨大的生命财产损失。
虽然目前还难以准确预报大地震，但科学家对地震的研究工作一直在紧锣密鼓地进行着。这些研究工作主要集中在两方面：一是理论方面，主要研究地震的成因机制，即地震到底是怎样形成的，其内在动力是什么;二是技术方面，具体研究地震预测预报的技术方法等。
地震是怎么发生的
地震成因，是地震研究中最关键的基础理论。如果成因机制不清，预测就无从下手。
关于地震的成因机制，目前还存在很大争议。国外科学家提出的地震成因机制主要有三个假说，分别是弹性回跳、岩浆冲击和相变假说。我国科学家则提出了更多的假说。这些假说都能够找到一些证据支持，但也有不足之处，它们难以对大地震过程中所有观察到的地质现象给出全面、合理的解释。
多年来，在地震学界处于支配地位的是弹性回跳假说。弹性回跳假说认为：“地震是由活动断裂的突然主动破裂所造成;地震能量是断层两侧岩体因地壳变形而产生和储存的弹性变形能，地震能量的释放过程是断裂两侧弹性变形岩体在几秒到几十秒内的突然脆性破裂和扩展，然后再弹性回跳。”通俗来讲，地下岩体就像弹簧，长期被地质运动挤压缓慢变形，从而积累能量，一旦达到临界破裂程度，就会释放其中存储的弹性能量。这就像弹簧突然断裂而出现弹性回跳一样。
弹性回跳假说由美国里德教授在对1906年美国旧金山7.8级地震中地表变形和地表破裂的调查和研究后于1910年提出。
在20世纪60年代建立的全球板块构造动力假说的推动下，断裂弹性回跳假说得到广泛的认可。里德认为，旧金山7.8级地震就是北美板块和太平洋板块分界的圣安地列斯断裂的水平突然错动所造成的。
但该学说遇到很多无法进行合理解释的问题，比如，在地下深处，温度、压力很高，岩体大多已处于类似塑料被加热软化的塑性状态，不具备地表附近岩体的弹性特征，更不可能储存巨量的弹性应变能量，但也会发生中深源地震。
事实证明，弹性回跳假说是一个只看到局部表面现象的错误理论。它不能正确解释前震与主震、主震与余震的物理机制，也不能正确解释地温、地电、地磁异常等地震前兆现象。它把地震结果之一的岩石断裂，片面地理解为地震的成因。
正是由于对地震成因机制的理论认识错误，以致人们对地震预测的研究停滞不前。
随着科技的发展，大量观测和勘探事实表明，大地震往往是一个地下深处沿着断裂带的爆炸过程，地质上称之为隐爆，其主要能量来源于地下带电超临界流体。基于大量的观测事实，苏联学者沃洛波耶夫于1970年提出了“地下放电击穿引发地震”假说。
地下深处存在高温、高压流体，这些流体以水为主，其中溶解有很多矿物成分，包括盐类和气体以及多种金属矿物。在高温、高压下，水处于超临界状态，而且会发生电离，就好像没有安全阀的高压锅一样，一直处于缓慢加热状态，咕嘟咕嘟冒着泡儿，这就是平常地下的微震。地球上的微震很多，几乎每天都会发生很多次。一旦压力积累到临界状态，就会把高压锅冲破，进而发生爆炸。这就成为高压冲破地下板块的裂缝而发生的大地震。
地下大爆炸
2008年汶川地震后，我国政府投资两亿多元设立了一个地震科学研究专项，在发生地震的龙门山断裂带上打了5口井，用于研究该地震的成因(图1)，同时也进行了大量地质勘探和地球物理、地球化学测量，由此获得了很多极有价值的资料和研究成果。
汶川震区处于龙门山断裂带，该断裂带被松潘甘孜地块和四川盆地这两个刚性地块夹持。研究表明，汶川地震是一个沿龙门山断裂带从西南往东北方向渐进的一连串地下深部爆炸过程，该过程持续近两分钟，中间还有间断。这一爆炸区域被限定在松潘甘孜地块和四川盆地之间，后续的余震也在这一范围内。
进一步的地质探槽、钻探和测井及地球物理勘探资料分析表明，本次地震的隐爆动力能量来源包含两方面：其一是地下超临界流体相变膨胀爆炸，其二是地下深处的累积负电荷放电(地下雷电)。
专家通过分析汶川断裂带附近48个地震台站的记录发现，汶川地震可以分解为4个震级分别为Mw7.5、 Mw8.0、Mw7.5和Mw7.7的地震子事件，从汶川开始发震向北、东扩展，整个破裂带长达近300千米;汶川并不是地震能量释放最大的地方，只是地震起始地;北川释放的地震能量最大，比其他区域大约十倍。破裂性质也有变化，难以用弹性回跳假说解释。 (梁光河)