(道歉版)汶川大地震科学综述(图片阅读修改版)

直到有网友发来邮件,我才知道,所有图都不能打开,那么多人点击,真是对不起大家。

汶川大地震科学综述(图片阅读修改版)

冯文和

前言: 汶川大地震

图1    7。8级已改为8。0级

一.汶川大地震断裂长度240公里-断裂时间80秒

汶川大地震整个地下断层长度大约240公里,断层为单侧破裂,并从起始点的震中汶川开始向东北方向延伸,这也就是为什么汶川、北川两地破坏严重,因为前者是震中,而后者则正处在断裂带上。

地震断层长度即地壳破裂长度,有的表现为地面裂缝,有的在地面上看不出来,断层为一个破裂面,一般由震中往一个方向破裂,单侧破裂就是破裂面朝一侧破裂。

图2 断裂沿着图中的斜线区,从汶川的映秀镇开始断起到珞阳县用时80秒。

断裂从震中汶川县往北东方向以每秒3公里速度裂向广元,裂完用时大约80秒。震灾范围长240公里、宽30公里,尤其以破裂至北川县时错动得特别厉害。断层错动不是每个位置都很均匀,有的只有几公分,有的则几公尺。因断层带非常粗糙,每一处错动的力量也不一样(台湾“中央大学”地球科学系教授王乾盈)。这大概也就是为什么离震中较远的北川反而受灾是最严重的原因――北川错动最厉害。

图3 断裂带区域

二.汶川大地震深十公里――属于浅源地震

汶川大地震,属于浅源地震,破坏力度较大。根据美国国家地震调查局(USGS)的测量数据,汶川大地震震源深度约为10公里。

图4震源深10公里

地震可按照震源深度分为浅源地震、中源地震和深源地震。(发生在60公里以内的称为浅源地震;60-300 公里为中源地震;300公里以上为深源地震。)浅源地震大多发生在地表以下30公里深度以内,而深源地震最深的可以达到720公里。浅源地震的发生频率高,占地震总数的70%以上,所释放的地震能量占总释放能量的85%,是地震灾害的主要制造者,对人类影响最大。

关于汶川大地震动力原因,也有另一种可能。有人分析:如果震源深度为60至70公里,则提示动力来源于印度板块向青藏高原俯冲,地震波及范围主要在环青藏高原地区。而震源深度为20至30公里则反应为中国东部大部分地区地壳中20至30公里软流层的滑动。而多个城市都有震感,提示汶川地震动力来源为东南方向,是华南板块沿地壳中20至30公里软流层由东南向西北方向的滑动所引起。在华南板块与甘青藏板块的交界带四川龙门山断裂带发生剪切滑动所致,汶川正处于四川龙门山断裂带三条北东——南西向主断裂最靠近成都的一条上,距成都约90公里。

三.汶川大地震释放能量四百颗原子弹

衡量地震的破坏程度有两个重要指标,一是震级,二是烈度。震级衡量的是地震释放的能量,烈度衡量的是地震造成的地表破坏程度,一次地震只有一个震级,而在距离震中远近不同的地区有着不同的烈度。汶川大地震是7.8级,能量相当大,相当于400颗美国1945年投在广岛的原子弹。地震强度每增加一级的规模,所释放出的能量就增加三十二倍。

图5 原子弹爆炸

四.汶川处在我国南北地震带上

王乾盈认为,四川地震是因夹在西藏地块、昆仑地块、扬子地块,这三个地块间的松潘酖甘孜地块,向扬子地块逆冲而上,“年轻的盖在老的上面”,龙门山断层要几千年才会有这么大的错动,这次错动使地壳抬升九公尺,“喜马拉雅山至少因此长高几公尺”。

图7 松潘酖甘孜地块,向扬子地块逆冲而上

汶川处在我国南北地震带上,具体处在地震带上的龙门山活动构造带上,这里地壳运动相当活跃。


图8中国地震主要分布在这23条地震带上,

1.台湾带;2.闽粤沿海带;3.东北深震带;4.营口-郯城-庐江带();5.河北平原带;6.海原-松潘-雅安带;7.山西带;8.渭河平原带;9.银川带;10.兰州-天水带;11.河西走廊带;12.马边-巧家-通海带;13.冕宁-西昌-鱼鮓带;14.腾冲-澜沧带;15.哀牢山带;16.炉霍-乾宁带;17.花石峡带;18.拉萨-察隅带;19.西藏西部带;20.天山地震带。

图9 汶川处在南北地震带中的龙门山地震带

我国南北地震带延绵数千公里,其位置大致为:(南)-昆明-成都-兰州-银川-(北),涉及地区包括从宁夏经甘肃东部、四川西部、直至云南,属于我国的地震密集带。而龙门山地震带是南北地震带上的最活跃地带――位于青藏高原与四川盆地的交界处。


图10 青藏高原与四川盆地的交界处

说明:图中左上半部为青藏高原,右下为四川盆地

龙门山地震带从青川县起,经北川、茂县、绵竹、汶川、都江堰、大邑、宝兴等县市,到泸定县附近为止,呈东北——西南方向展布,与龙门山脉大体一致,带内曾发生过6.0—6.9级地震5次,最大地震是1657年汶川6.5级地震。因此,这里发生地震几率较高。

龙门山地震带近一万年以来一直非常活跃,特别是半个世纪以来更是活跃,发生7级以上的破坏性地震10余次。1938年和1976年,这一地震带上距离汶川不远的松潘附近地区都发生过7级以上的大地震。

这条西南方向到东北方向走向的龙门山断裂带,位于四川盆地与青藏高原东缘之间,其规模大而位置特殊。该地震带长约400公里,宽70公里。龙门山地震带活跃,是青藏高原板块与四川盆地板块的挤压形成的地壳运动。变化多端的地形地貌是大地构造活动与地表共同孕育的结果。龙门山形成于中生代和早新生代。

现今龙门山最显著的地貌特征就是南北分段性:北段海拔普遍处在一千至二千米之间。沿北东方向,龙门山北段和四川盆地之间界限逐渐模糊;南段地形陡峭,盆山界限清楚。

图11 龙门山地震带位于青藏高原与四川盆地的交界处。(AB是汶川)

汶川县处于九顶山新华夏构造带, 地质构造复杂, 断层、褶皱发育, 构造对岩土体的改造强烈。同时, 区域构造运动应力场的作用使岩体节理裂隙发育, 岩性破碎, 结构面发育, 从而使岩体力学性质大为变化, 为地质灾害的发育提供了条件。

四川汶川地震动力源自印度洋底。在亚洲西南部,位于印度洋底的洋中脊几亿年来不断扩张,最近三四百万年来更趋明显,使地壳上部发生拉力与拆离,导致印度板块快速向北推挤,逼使青藏高原向东推挤华南板块。印度板块推挤的力量,约有五分之二集中在华南板块上,因此在板块交接处形成较大的断裂带,这就是著名的龙门山大断裂带。

位于四川盆地与青藏高原东缘之间,带长约400公里,宽70公里。汶川以及此次受灾较重的绵竹、北川等,呈带状分布在这个断裂带上,因此汶川发生地震的几率是比较高的。专家介绍,根据卫星定位系统测量,青藏板块每年以10-11毫米的速度向东北移动,华南板块每年以7—10毫米的速度向东南移动,两个板块之间挤压形成“迎冲”。与此同时,在青藏高原内部,还有一个“松潘甘孜板块”,向四川盆地滑动,两股力量联合挤压,造成汶川地区呈带状爆发强烈地震。

五.汶川区域地震历史记载

1610~1900年龙门山地震带只有2次强震记载,但是,1900年至2000年这100年间5级以上地震共发生14次, 即:1900年邛崃地震、1913年北川地震、1933年理县和茂县地震、1940年茂县地震、1941年康定地震、1949年康定地震、1952年康定和汶川地震、1958年北川地震、1970年大邑地震、1999年绵竹地震等。

图12

1960年以来大于等于4.5级的地震有明显“成组”发生特征,可以把此间(1960~1994)14次地震划分成7组, 除了第6组为次地震外, 其余各组均成对出现。1995年,有研究表示,该带强震频度不高,中等地震相对活跃。强震活动的盛衰变化没有明显规律,其主体活动地段为汶川-茂县一北川段和天全一宝兴段,二者的强震具有交替发生的特点。

1976年8月16日,松潘、平武之间发生7.2级地震。地震属震群型,主震之后又发生22日6.7级地震和23日7.2级地震。这次地震有感范围较大,西至甘肃高台,南至昆明,北至呼和浩特,东至长沙,最大半径1150公里。

六.地球结构

地球由薄薄的地壳包裹着、地壳下面是地幔,也就是热热的粘乎乎的岩浆,厚度大约2900公里,然后是液态外核,温度更高,最核心的叫内核,内核是固态的。

图13地球

地核与地幔之间边界的温度大约为3677摄氏度,并估计地核内部温度可能高达4982摄氏度,几乎与太阳表面一样热,太阳表面的温度约为5526摄氏度。这么高的温度的岩浆被薄薄的地壳包裹,当然很难不出来,岩浆在某些地方会喷出来,形成火山;也会在某些地方慢慢的溢出来,比如在海洋深处,就形成大洋中的大山――大洋中脊。

图14地球的结构

七.地球地壳是由六大板块构造的

地球地壳是由六大板块和若干小板块构造的。几个板块,各自在热地幔上漂浮。这就是

理论上说的“大陆板块漂移说“。远古时代的地球只有一块“泛大陆”的庞大陆地,被称为“泛海洋”的水域包围,大约于2亿年以前“泛大陆”开始破裂,在到距今约二三百万年以前,漂移的大陆形成现在的七大洲和四大洋的基本地貌。

图15漂移的过程

洋中脊造成大陆漂移

在太平洋等大洋底的中部都有一列巨大的山脉,称为“大洋中脊”,不过这个山从中间裂开一个很大的缝――裂谷,热乎乎的岩流沿着大洋中脊的裂谷冒出,受到海水低温冷却后形成新的地壳。

图16 在海洋的地步的洋中脊

图中海洋中间白色的S形区域就是海洋里的大山――大洋中脊

大洋中脊可以很大很长,有的可以达到一万公里以上,宽度可达几百公里。

图17 在海洋的地步的洋中脊

图中发黑的象鱼刺一样的是洋中脊――海里的山

地幔是由岩浆组成的,当然也会具有流体运动性质特点。特别是冲破地壳,遇冷变成海中的山――大洋中脊。

图18 岩浆上升遇到海水变冷成为大洋中脊

洋底在洋脊裂谷带形成,分裂,并不断向两侧扩张,洋底的扩张是由于刚性的岩石圈块体在软流圈之上运动的结果,运动的驱动力是地幔物质的热对流。洋脊轴部是对流圈的上升处,海沟是对流圈的下降处。地幔对流,表明软流圈类似"传送带"的作用。如果上升流发生在大陆下面,就导致大陆的分裂。表现为以洋脊为界,左右两侧的板块做分离运动。

图19 洋中脊――大陆形成

没有溢出的岩流则在地壳下向中脊两侧运动,并带动着板块一起移动,就象“滚动电梯”传输一样。在板块分界处有许多断层(比如加利福尼亚的San Andreas断层),板块间也有碰撞(如印度板块与亚欧板块)。

图20 地球六大板块构造

我国受西南受印度板块和东南受太平洋板块推挤,地震活动比较频繁。

勒皮雄在1968年将全球地壳划分为六大板块;太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度板块(包括澳洲)和南极板。其中除太平洋板块几乎全为海洋外,其余五个板块既包括大陆又包括海洋。

此外,在板块中还可以分出若干次一级的小板块,如把美洲大板块分为南、北美洲两个板块,菲律宾、阿拉伯半岛、土耳其等也可作为独立的小板块。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。

图21洋中脊不断隆起推动板块运动

还有超过廿个小板块,如阿拉伯,菲律宾板块。地震经常在这些板块交界处发生。所谓板块指的是岩石圈板块,包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部,也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理论认为,不论大陆壳或大洋壳都曾发生并还在继续发生大规模水平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的,发生在硅铝层和硅镁层之间,而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带那样移动着,大陆只是传送带上的“乘客”。

图22 地球的七大洲四大洋

在到距今约二三百万年以前,漂移的大陆形成现在的七大洲和四大洋的基本地貌。

根据板块构造学说,地壳被一些构造活动带分割为彼此相对运动的板块,板块当中有的块大,有的块小。大的板块有六个,它们是:太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极板块。全球大部分地震发生在大板块的边界上,一部分发生在板块内部的活动断裂上。

图6中显示印度洋板块向北运动,挤压亚欧板块。亚欧板块还受到太平洋板块的挤压。

九.全球主要地震带有三个:

地球板块之间的运动形成了地震带,全球主要地震带有三个:环太平洋地震带、欧亚地震带、海岭地震带。

图23 图中黄色部分:环太平洋地震带;蓝色部分:欧亚地震带);绿色部分:海岭地震带

  1.环太平洋地震带(图中黄色部分):即太平洋的周边地区,包括南美洲的智利、秘鲁,北美洲的危地马拉、墨西哥、美国等国家的西海岸,阿留申群岛、千岛群岛、日本列岛、琉球群岛以及菲律宾、印度尼西亚和新西兰等国家和地区。这个地震带是地震活动最强烈的地带,全球约80%的地震都发生在这里。

  2.欧亚地震带(图中蓝色部分):该带从欧洲地中海经希腊、土耳其、中国的西藏延伸到太平洋及阿尔卑斯山,也称地中海-喜马拉雅地震带。这个带全长两万多公里,跨欧、亚、非三大洲,占全球地震的15%。

3.海岭地震带(图中绿色部分):分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭(海底山脉)。

大洋海岭地震带和东非裂谷地震带:从西伯利亚北岸靠近勒那河口开始,穿过北极经斯匹次卑根群岛和冰岛,再经过大西洋中部海岭到印度洋的一些狭长的海岭地带或海底隆起地带,并有一分支穿入红海和著名的东非裂谷区。

总结:用科学理性来理解地震

地球表面构成六个巨大的板块,由于六个板块都在缓慢漂移中,漂移的板块之间发生碰撞或挤压,于是造成地质的断裂或隆起,断裂或隆起伴随着巨大能量释放,这就是地震。

大范围来说,汶川大地震是印度板块向北、太平洋板块向西推挤欧亚板块造成的。印度板块向北运动,挤压欧亚板块、造成青藏高原的隆升。高原在隆升的同时,也向东运动,挤压四川盆地(图3里的右侧平坦部分)。在挤压中,应力处在蓄积过程中,蓄积到了一定程度,地壳就会破裂,从而发生地震。四川盆地是一个相对稳定的地块,而且相对坚硬,地震波传播的能力比较强,这也就是汶川大地震几乎全国震感强烈的原因。

地震是一种自然现象。网络上目前疯传的所谓巴西预言家朱瑟里诺先生(Mr. Juseleeno Nobulega Da Roose音译)预言:

图24 天地人合一的董仲舒 图25能从麻辣烫火锅中预测地震的大仙

“2008年9月13日中国发生超强烈9.1级大地震,其震源地在南宁与海南岛,同时也会引发30米以上的大海啸,造成数百万以上的人遇难死亡,如此强烈的地震所引发的海啸很可能冲到对岸的日本”的预言,由于汶川大地震,使得这个预言好象更具吸引力,但是,我要告诉大家这个预言是巫术,理解地震只能依据科学。这个预言就像儒家的人天地合一的道德学说一样都是胡扯,只能欺骗那些缺乏理性的人。

图26

我们为汶川大地震中所有死去的人祈祷!

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冯文和 发表于 2008-5-26 11:37:00
dasf 的评论:
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dasf(游客)发表评论于2008-9-16 9:48:00
sixiang 的评论:
请问华南地块在哪里?
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sixiang(游客)发表评论于2008-6-27 13:57:00
qw 的评论:
棒极了
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qw(游客)发表评论于2008-6-2 10:14:00
ih 的评论:
我为这次震灾感到痛心.
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ih(游客)发表评论于2008-6-1 11:53:00
比较 的评论:
噢!学到点东西!谢谢!但我有几点疑问:1请问月亮的距离对地壳的引力有多大?有无公式换算?2换算成400个核弹能量,是如何换算的?3看美国的一个科学片说地球每天有几十个冰慧星撞向地球,地球真的会成为水世界?有什么对策?4在济川地壳上方突然增加400亿吨压力,地壳传输带会有什么影响?5地震前传输带与地壳的滑动能产生多大的电能?磁能?是否会像雨云一样产生闪电?地震云如何解释?有仪器测量吗?6发烧会发热,生爱滋有毒苍,美国建立死亡特征库以免浪费医药,我们应怎样看待地震前综合现象?7如果能预测地震,有什么应急措施?
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比较(游客)发表评论于2008-5-31 22:43:00
比较 的评论:
噢!学到点东西!谢谢!但我有几点疑问:1请问月亮的距离对地壳的引力有多大?有无公式换算?2换算成400个核弹能量,是如何换算的?3看美国的一个科学片说地球每天有几十个冰慧星撞向地球,地球真的会成为水世界?有什么对策?4在济川地壳上方突然增加400亿吨压力,地壳传输带会有什么影响?5地震前传输带与地壳的滑动能产生多大的电能?磁能?是否会像雨云一样产生闪电?地震云如何解释?有仪器测量吗?6发烧会发热,生爱滋有毒苍,美国建立死亡特征库以免浪费医药,我们应怎样看待地震前综合现象?7如果能预测地震,有什么应急措施?
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比较(游客)发表评论于2008-5-31 22:42:00
小小 的评论:
冯老师,你这篇文章实在是太好了,仿佛我又回到了大学的课堂,只是看不到图片,能更新一下吗
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小小(游客)发表评论于2008-5-29 12:57:00
exp 的评论:
冯老师,您这篇文章实在是太好了,可惜看不到图片,不知道为什么? 您能否更新一下,让我们看到图片呢?
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exp(游客)发表评论于2008-5-29 11:18:00
exp 的评论:
冯老师,您这篇文章实在是太好了,可惜看不到图片,不知道为什么?
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exp(游客)发表评论于2008-5-29 11:13:00

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