观测地应力或可准确预测地震

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观测地应力或可准确预测地震

2023-08-16 21:39:48 来源：科普时报

科普时报记者张英贤

地震示意图。视觉中国供图

近日，山东德州市平原县发生5.5级地震，震源深度10千米，震中范围5千米。地震是怎么形成的？地震预测到底准不准？在近期举办的首都科学讲堂上，中国地质科学院地质研究所研究员苏德辰为公众讲解了相关地质灾害知识。

(资料图)

大地震由走滑断层引起

按照当前的全球构造理论，地球由坚硬的岩石圈包围着，但岩石圈并不是“铁板一块”，而是分成了若干个小的块体，这就是“板块”。地球表面由七大板块拼贴在一起，每一个大板块的内部，还可以细分成若干形状各异、大小不等的小板块。

板块之间一直处于运动状态，主要的动力来自地下的岩浆活动。地下深部的岩浆在循环运动过程中，会托着岩石圈板块往不同方向运动，使得板块彼此之间相互撞击、俯冲、分离和错动。

“通俗地讲，岩石在地下要承受各种外力作用，比如重力作用、周围岩石的挤压作用、热胀冷缩引起的挤压或拉张作用，等等。”苏德辰介绍，岩石内部为抵御这些外力的影响，会产生相应的反作用力，这种在岩石内部积累的力就是地应力。一旦岩石中积蓄的地应力超过岩石的承受限度，岩石就会在极短的时间内发生断裂或错动，造成地面的震动，这就是地震。

“地球平均每年会发生100万次2.0级地震，但仅仅有十几次7.0级地震、1次8.0级地震。”苏德辰介绍，很多大地震是由走滑断层引起的。断层是指地壳受力发生破裂，沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的地质构造，相应的破裂面就称为断层面。断层的规模变化很大，大断层的长度可达数千千米，深度可达数千米甚至数十千米，小断层规模小到厘米级甚至微米级、纳米级。断层面两侧的岩石沿着走向滑动，称为走向滑动断层，简称走滑断层。

地震烈度受岩石构造影响

地震的规模称为震级，一般来讲，岩石内部地应力积累的时间越长，能量越大，断裂和错动的规模就越大，地震的震级就越高。震级通常用美国地震学家里克特提出的计算方案来划分，因此被称为里氏震级。里氏震级每增加一级，释放的能量约增加32倍。一次6.0级左右的地震相当于美国在日本广岛投下的“小男孩”原子弹的爆炸当量，即约等于1.5万吨三硝基甲苯爆炸所产生的能量。2008年5月12日发生的汶川大地震是8.0级地震，它的能量大约相当于1000颗“小男孩”原子弹。

苏德辰介绍，地震还有一个参数叫做裂度，裂度是地震波传到地表以后，对地表的建筑物、基础设施造成破坏的程度，它与建筑物等基础设施的质量关系很大。

越是接近震中的位置，地震波的破坏能量越大，地震裂度也越大；越是远离震中的位置，地震波衰减的越多，破坏力越小，裂度也越小。在完全理想的情况下，裂度值应该是以震中为中心的同心圆。但是地下的介质并非均匀不变，地震波的传播往往受到岩石的岩性和构造特点的影响而发生变化。有时，离震中较近的地方反而可能相对安全，建筑物倒塌的很少；稍远一点的地方，建筑物的损毁情况反而会更严重。苏德辰解释，这是因为裂度还与建筑物的质量有关。“建筑物的质量特别差，倒塌损毁就比较严重。”

地震有可能被预测或预报

中国地质学家李四光一直坚持地震是可以预测的，他曾提出通过观测地应力的变化来预测或预报地震。李四光认为，地震与地应力以及地应力的变化有着密切关联。岩石内部的地应力一般是逐步加强的，通过测量地应力的强度和变化规律，有可能预测或预报地震。我国在很多的断层带周边都布置了地应力的观测点。

苏德辰介绍，2008年汶川地震发生之后，由中国地质科学院牵头的“汶川地震断裂带科学钻探”项目，计划钻探4口科学深井，前3口井的位置都是沿着映秀—北川断裂带布置。“根据地应力监测部门报告，在四川省雅安市的芦山县，地应力观测值不但没有释放，反而在增加。多位科学家认为，下一次地震的震中很有可能就在芦山县境内。”苏德辰介绍，但是因为芦山县的施工条件有限等原因，第四口井的位置最终没有选在芦山县。不幸的是，2013年4月，芦山县发生了7.0级地震。

从20世纪90年代以来，国际上科学界的主流观点认为，地震是不可以准确预报的。但是仍然有很多人认为，未来人类完全可以预测或预报地震。因为绝大多数大地震发生之前都是有先兆的，只是各种先兆与地震之间的关联程度有多大，未来还需要进一步明确。

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