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地震成因新解

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研一时,我们学的都是基础课,在没有确定论文方向之前,我经常会泡在图书馆狂读中外文献和论文,每两三周便和同学、导师一起开个小型学术会议,探讨一下自己的读书心得,其中涉及最多的便是对于地震是否可以预测的争论。

其实,地震的物理机制至今尚无定论,虽然有一个矩张量模型可以模拟地震发生那一刻的过程,并得到相应的理论地震波形,可地震的孕育过程,至今为止还是一个迷,因为这涉及到的过程实在是太复杂了,而这个过程也是地震预测的症结所在。于是,在接下来的两年,我就将研究方向定为地震机理的研究。但要想开展机理研究的基础,就必须通过观测取得数据。

天上的云的运动,大家肉眼就能观测到,一片乌云飘过来,大家都敢预测一把说“一会儿就得下雨”;再加上满天的气象卫星,把温度、气压、湿度等资料不断实时传来,再根据很多基于流体力学等现成公式,就能准确地测算出天气的变化。相对于头顶的天空,我们对自己脚下的大地是无法直接观测的,绝大部分知识都是间接来源于地震波,少部分直接观测是钻探结果,但相对于地壳34公里的平均深度来说,决大多数钻井(主要是石油钻井)顶多也就三四公里,最深的钻井是前苏联在贝加尔湖的科拉半岛打的,也有只12262米(中国也在江海打了一口5158米的探井)。仅仅凭这点有限的资料和研究,要想了解地球特别是地壳内部的结构,在现阶段基本上是根本不可能的。

通过观测对地震成因进行探索的方案看来是不可行了。第一步就出现问题,这可把我急坏了。我一头扎进书堆里,想找找别的灵感。去繁求简,从最基础的知识入手,我从李四光对于地震带的研究中突然有了新想法。

李四光在我国的台湾地区、西南地区、西北地区、华北地区和东南沿海地区一共划分了23条地震带。其划分的主要依据就是板块的运动规律和历史中这些地区发生地震的频率和震级。而且这23条地震带后来被证实的确属于地震较多发地区。我想,如果板块运动规律的确能够成为划分地震带的依据之一,板块特征必然会与地震的成因存在一定的关系。

从这个角度出发,我开始了新的研究。很快,“凹凸体”模型在我的研究过程中起到了很大的作用。“凹凸体”之间的凹凸导致地质板块嵌合在一起。如果凹凸体间的嵌合不够或者摩擦力不够,就会导致地质板块滑动,从而引发地震。“凹凸体”的滑动,会产生强烈的震波,它的反应是剧烈、突然的。但同样,除了“凹凸体”,也存在平时就一点儿一点儿、拖拖拉拉的“缓慢滑动的区域”,被称为“蠕滑区”。

“蠕滑区”的现象让我十分感兴趣。如果“蠕滑区”的板块在平时就存在运动的现象,是否代表着,其实我们一直都处在“微地震”的过程中?如此一来,最近大家纷纷反映的“震感”现象就会有一个很好的解释了。很快,我利用“凹凸体”模型做了一个实验。当摩擦力极大的时候,板块滑落时形成的冲击力就越大,而当摩擦力很小,两个板块间出于缓慢而匀速的滑动时,产生的冲击力非常小,而推及地球表面,由于板块滑动产生的效果相对于极大的板块来说,影响非常细微,因此,往往人们是无法感受到“震动”的。但如果在缓慢滑动过程中,由于板块间某一个区域摩擦系数发生变化,存在一瞬间的“非匀速”状态,就会让人们感觉到细微的“震感”。这个推论,也恰好充分解释了这段时间各地“地震频发”的现象。

传统的地震现象研究都是从地震发生后的地壳或者板块现象进行研究的,而我发现,如果从板块之间的运动规律着手,从成因入手进行地震现象的研究,对于地震的预测来讲,就像是从形成机理进行推算,会显得更有前瞻性。导师也同意我的思路,他告诉我,虽然人类现在还无法准确地预测何时何地发生何种震级的地震,但是,如果从板块运动的规律和现状进行详细地分析和取证,就能比较准确地得出地震发生的可能性,而在这个基础上时刻保持关注,即使不能准确预测地震,在该地区的城市建设和地震防范工作上也能未雨绸缪,意义十分重大。我也相信,随着人类对于板块运动的深入研究,预测地震,或者说是初步估计地震发生概率是很有可能的。这也是我看好这个专业并热爱研究的原因之一。

如果在缓慢滑动过程中,由于板块间某一个区域摩擦系数发生变化,存在一瞬间的“非匀速”状态,则会让人们感觉到细微的“震感”。这个发现,也恰好充分解释了这段时间各地“地震频发”的现象。