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逐条粉碎!三则被误读的四川地震研究
2013-04-25 13:46:08  作者:上方文Q 编辑:上方文Q     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

雅安地震发生后,有三个关于地震研究的报道吸引了人们的注意。第一个说美国人早在一年前就预报了汶川地震,另一个说汶川地震后北大教授称相关地区4000年内无大地震, 第三个说5年前就有人预测到了这次雅安地震。此时爆出这三则新闻都让人震惊与愤怒,可真相是如何呢?果壳网认真地告诉我们,小心被忽悠了!

美国人一年前就预测了汶川地震?

2008年汶川地震后,网上就有流言说美国人早在一年前就预报了这次地震。雅安地震后,这个流言又开始传播。这个流言始于美国国家自然地理2008年5月16日的一篇报道。这个报道用了一个不太负责任的标题:《近一年前研究警告中国地震风险》(Study Warned of China Quake Risk Nearly a Year Ago)。

这则报道传入国内时,就走样成了“美国人一年前就预测出了汶川地震”。

事实上,这篇报道提到的研究是发表于2007年的美国杂志Tectonic上的《青藏高原东缘北川和彭关断层的活动构造》(Active tectonics of the Beichuan and Pengguan faults at the eastern margin of the Tibetan Plateau),其实是对于北川地区的地震灾害风险进行的分析。

作者利用前人和自己的资料对北川—彭灌断层的历史地震活动性进行了研究,得出了一些关于该地区断层活动速率、历史地震发生的时间等的信息,如龙门山断裂带和四川盆地的相对运动速率约为4毫米/年,在8000年到12000年之间,北川断层曾发生过一次较强地震,彭灌断层在1000年之前和1000-900年之间,各发生过一次较强地震。

在同一个断层中,不同的位置发震周期都不一样;在不同的断层乃至不同的地质背景下,地震周期更是千差万别;况且目前的方法手段还不能做到精确的定年。这些因素决定了并不能根据简单的统计方法不加区别的计算周期去预测地震。

地震发生的周期短则几十年,长则几乎可以与人类的文明史相当,甚至更长。人类有价值的地震记录不过几百年,从这些记录中,只是知道了地震的发生是有周期性的,现在的地震理论研究也是基于周期性来进行的,但这些对地震的精确预报并没有带来非常大的帮助。

逐条粉碎!三则被误读的四川地震研究
当历史文献上没有记录时,研究历史地震就要找到正在活动的断层(称为活断层),然后开挖探槽,研究地震发生的历史。

四川4000年内无大地震?

第二篇是中国地震局地质研究所研究员沈正康的一篇研究,被报道成了“四川在4000年内无大震”。这篇文章在2009年发表在英文期刊自然—地球科学上(Nature GeoSciences),题目为《2008年汶川地震期间断层结合处与障碍断裂处的滑差最大》(Slip maxima at fault junctions and rupturing of barriers during the 2008 Wenchuan earthquake),研究分析北川断层上类似汶川那样的大地震的复发周期约为4000年。

这篇论文的研究方法是用GPS测得了汶川地震后的变形情况,得出在北川断层不同区段的滑动位移,比如在其中一段的同震位移是4.8米,平均运动速率是1.2毫米/年。假设断层的运动是均匀的,那么在这个速率下,再次积累4.8米的应变就非常容易得出了:4.8米÷1.2毫米每年=4000年

在这篇文章中,作者计算了北川断层不同区段的地震重复周期,如北段是2300-4000年,中部是1400-4400年,而南段2300-10000年。综合考虑,得出北川断层上大地震的复发周期约为4000年。

这绝不是表示这里今后4000年内不在发生地震。这个周期只是一个估算,根本不是地震周期的精确值,而且这个估算是针对的汶川地震那样的特大地震,一些震级较小的地震复发周期比这个要小很多。这里的研究只是评估未来的地震灾害风险,不是进行短期预报的。

汶川地震后就有学者预报了5年后的雅安地震?

其实在2008年汶川地震后,就有研究判断汶川西南方向地震的风险有所增加,例如2008年发表在自然杂志上的《由2008年汶川地震的引起的应力变化与四川盆地中增加的风险》(Stress changes from the 2008 Wenchuan earthquake and increased hazard in the Sichuan basin)

研究指出,汶川地震发生后,破裂面向东北方向发展,而西南方向发展很短。而且,余震主要发生在东北部分,余震震级都不大于6级(最大的两个为6级)。通过对地震后北川断层(汶川地震的发震断层)及其周围断层的应力状态计算发现,一些(红色)断层应力有增加,少许(蓝色)降低。如果一个断层的应力增加,那么就会使该断层在今后一段时间内发生大地震的可能性增大,黄色的点并不是作者预测的震中所在地。另外作者表示增大发生大地震的可能性指的是汶川地震后的一段时间,没有提是2013年。

这是作者对今后地震灾害危险性进行的一个分析,发现有些地方受汶川地震的影响,危险性增大了。同样,中国学者陈运泰也没有预测2013年的雅安地震,同样是对一些区域地震灾害的危险性做了分析,但是新闻报道显然误解了。

值得一提的是,作者在论文中提到了当地应该采取一些预防性措施,这才是这篇论文针对震区有意义的地方,但是从目前结果看,这部分内容显然没有受到特别重视,也没有机制指导当地采取预防性的措施。

逐条粉碎!三则被误读的四川地震研究
来自该研究的图片:白色五星为汶川地震的震中,白色圆圈为至2008年6月5日的余震。红线是应力增加的断层,蓝线是应力降低的断层,而黄色的点是人口密集的城市。

如果不能预测地震,这些研究有什么用?

以目前的研究水平,临震预报是不可能的,对于一个地区来说,就必须分析它的灾害风险。限于目前的技术水平以及历史地震保存的不完整性、合适测年样品难易采集、人力和资金的限制,研究结果能做到这部分已属不易。同时从中长期来看,这些研究都为分析该地区的地震灾害风险提供了依据,可以为工程建设、灾害预防等提供指导。

逐条粉碎!三则被误读的四川地震研究

这是2008年美国地质调查局发布的美国未来2500年内发生一次较强的地面运动(地震所致的)的概率,颜色越深表示发生的可能性越大。简单来说,就是评估未来一段时间内一个地区地震灾害大小的可能性。中国目前也在做这个工作。

结论:

这三项研究在传播中都遭遇了误读,美国学者并没有提前一年预测汶川地震,北大学者也不曾说过汶川地震后4000年四川不会发生地震,也没有地震学者预测了2013年的雅安地震。在现在的技术水平下,结合GPS资料、强地面运动资料、应力分析资料和历史地震资料,可以评估未来地震灾害风险,但是无论国内国外,都没有能力准确预报地震。

延伸阅读:什么是余震?

雅安地震发生后,关于对此次地震是否是汶川地震的余震争论喧嚣尘上,哪怕在学术圈内也有人两种不同的声音。那么到底什么是余震呢?

地震是断层上应力积累到一定程度,最终释放的结果,但是一次大地震往往是不能把断层调整到“最佳状态”的。主震时岩石发生破裂与位移,造成新的不平衡,余震是主断面邻近区域小断层在新的应力场作用下发生局部破裂与位移造成的。余震是重新夯实因主震造成源区岩石破碎松散的地质过程。地震时候造成的破裂、物质重新流动分配等也会造成余震。

就好像将黄豆倒进一个玻璃瓶里,好像装满了,但摇晃几下之后却总会有一些空间,填满之后再摇晃,又会出现新的空间,虽然往往比上次更少。我们不妨把豆粒之间发生的位移看作是一次次小的地震;而在摇晃的作用下,豆粒逐渐地堆积得越来越紧密,这正是地震的诱因;要达到最终的平衡,也就是类似于结构化学上的“最紧密堆积”,往往不是摇晃一次就能做到的。

其实主震和余震并没有一个非常明确的界限。一种定义是余震在大地震之后,在主震破裂范围内发生的震级小于主震一级以上的地震。不过,主震和余震的关系并非截然。举个例子,某地发生一次6.5级地震,之后4个小时发生了一系列震级小于5.3级的地震,人们就把那次6.5级地震称之为主震,之后发生的小震叫余震。结果6.5级地震过后5小时又发生一次8.0级地震,那么后来这个8.0级地震就是主震,它之前的所有地震包括那次6.5级地震就是前震了。如果6.5级地震过后5小时发生的地震不是8.0级,而是6.7级,人们又会称之为双震,即6.5和6.7级两次地震都是主震。

但是,也有研究者从地震机制方面认定余震。主震和余震的地震机制是一致的,都是正断层环境下的地震或者都是逆断层环境下的地震,而且应力状态受到主震的影响,可以视为余震。余震的发生区域未必要限定在主震破裂区域内,也未必在发震断层上。只要是明显受到该次大震的影响而发生的小震,都可以叫余震。例如这次的雅安地震,有学者就认为是余震,因为在汶川地震后,破裂只向东北方向发展,而西南北段破裂很短,而且余震也很少。但是,受汶川地震的影响,西南段的断层发生了应力加载,也就是说西南段的断层受到的力更大,更容易发生地震。

余震可以持续多长时间呢?2009年,《自然》杂志上发表了一篇文章,研究了不同地质背景下的余震持续的时间。他们认为在大陆板块内部(如我国的四川、华北等地)的位移速率比较低(比如4毫米/年),因而地震后需要的调整时间也比较长,余震可能持续上百年,而板块边界位移速率比较大(比如40毫米/年),调整时间比较短,余震可能在短期内衰减完成。

但同样也有人对这种说法持强烈反对态度,认为地下的应力非常大(15千米处约400兆帕),会很快使断层调整完成,余震持续时间一般不过10年。

在这些问题上,学术界内的争议非常大,不论是去年在唐山地区发生的小震,还是刚发生的芦山地震,各个学者见解不一。不过,这些都在学术争议的范畴内。

逐条粉碎!三则被误读的四川地震研究

a图显示的是美国加州洛马普列塔地区1989年发生的6.9级地震及余震;b图显示的是内华达迪克西山谷1954年发生的震级分别为7.1和6.9的两次地震以及随后的余震;c图显示的是密苏里州纽马德里于 1811-1812年间发生的三次7.0-7.4级地震,以及它们的余震。其中a、b是北美板块和太平洋板块之间的板块边界地震,而c则是北美版块的板块内部地震。纽马德里地震已经过去了200年小震依然很活跃,研究人员认为这是大地震的余震。

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