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登谷歌地球解读动态地震地质构造(1)--无插图全文
 作者:本站编辑 来源:长安大学地质构造研究所     加入时间:2014-3-18 23:49:33
 
-----从菲律宾保和10月15日7.2级地震说起
 
前言:菲律宾保和10月15日发生7.2级地震已经过去三个多月了。在此期间,谷歌地球发布地震资料的方法几次改版,最新的版本非常适合连续追踪、直接记录全球地震资料,使得全球同期地震的空间关系一目了然,许多资料稍加添补,就可以用来说明地质构造观点。本文在这里使用“地震地质构造”的提法,来源于张伯声先生对英文“tectonic”含义的理解。张先生认为,把“tectonic”译成“大地构造”似乎仅仅是为了区别于“构造地质学”,不如译成“地质构造”涵盖的研究范围更广。所以,我们的研究所命名为“地质构造研究所”,曾经发行的期刊命名为“地质构造学刊”。几年来的研究,特别是汶川地震后,通过收集解读“谷歌地球”上的地震资料,深深地体会到,地震、火山活动是当前可以看到的实实在在的全球性地质构造运动,是我们认识地球地质构造的现实窗口。谷歌地球改版以来,收集记录到的大量地震资料进一步证实,几年来作者以张伯声先生所创立的波浪镶嵌构造学者说为基础,悟出的地质构造观点是经得起推敲的,希望能对已经发生和将来发生的每一次地震都作出合理的解释。今后将陆续把自己的看法刊登于“长安大学地质构造研究所”网页与“科学网”博文中,希望能得到同行们的批评指正,更希望有兴趣的同行,也登陆谷歌地球,共同探索全球地震地质构造。
 
    一、菲律宾1015地震与日本311地震的对比
2013年10月15日晨,看到了菲律宾中部保和发生7.2级地震的报道,由于有事外出,到晚上才上谷歌地球查看这次地震。发现主震区表现出同期地震面型分布的特征(图1),于是很快的记录了当时主震区17次同期地震的基本数据,审视记录了全球的同期地震。在连续跟踪中不难发现当天全球的地震都分布在北太平洋壳块周边(图2)。这个分布特征和日本311地震的同期地震分布如出一辙。可惜311地震时谷歌地球上没有这样的图示方式。作者虽然从2011年3月10日的7级地震就开始跟踪记录,311地震发生时从8.8级到8.9级的改变我都记录在案,更可惜的是,311主震发生后,主震区同期地震即所谓的余震
 
图1  菲律宾保和7.2级地震主震区面型分布的同期地震及其震源深度图
注:红点为1小时内的地震;棕点为24小时内的地震;
图中增加了16、17日6次地震;震源深度单位:km。
 
图2 2013年10月15日21点全球地震分布
非常频繁,谷歌地球上的震点资料更新非常快,根本来不及记录。后来作者发
现,美国地质调查局好像故意把311及其同期地震单独保留在谷歌地球之上,至于有何目的,不得而知,但是,方便大家研究总是好事一桩。建议有兴趣的同行不妨试一试。具体方法是:登陆谷歌地球,视高3500千米左右时,只出现311及其同期地震,保持同一视高,可以在全球范围搜索311同期地震。为了验证上述事实,作者于2013年10月30日作者再次搜索,用12幅图即可包揽全球的311同期地震,本文只出示其中的三幅(图3)。更希望有能力的同行能把311同期地震综合到一张图中,以便和当前的地震分布图直观对比。
菲律宾7.2级地震比日本311地震小得多,但是其发展过程及同期地震的分布特征与311地震非常一致。10月15日当天晚上,北太平洋壳块中心的夏威夷就出现了地震(图4)。
 
a
a:311主震区同期地震分布平面图,该图的中下部孤立的地震红点,
是马里亚纳海沟区在311期间发生的唯一一次地震。
b
b:与311主震区在同一纬度带的美国西海岸311同期地震群。
C
C:夏威夷群岛分布的311同期地震群。
图3  日本311地震群及同期地震分布图(部分)
(红、棕、黄点为适时地震震中及震源深度/月/日-时刻,
震源深度单位:km;红点为历史地震震中。以下同。)
 
 
图4菲律宾1015主震发生14小时后夏威夷出现地震
(图左下角资料对应图中淡蓝色震中点)
经过仔细对比,作者还发现了一个更为有趣的细节,即从图3-c中不难看到(有兴趣的读者,可以登陆谷歌地球验证),日本311地震期间,马里亚纳海沟区的唯一一次地震,发生在3月16日。菲律宾1015主震发生5天后,马里亚纳海沟区也才出现一次地震(图5),不过这次地震距日本岛距离比较近。
 
图5菲律宾10-15主震发生5天后马里亚那海沟区出现地震
主震发生6天后,即10月20日,在加拉帕格斯群岛发生多次地震(图6)。
 
图6 10月20日加拉帕格斯群岛出现多次地震
第二天,即10月21日一天之内,马里亚那海沟区从南到北发生三次地震(图7)。
 
图7 10月21日马里亚那海沟区一天发生三次地震
作者之所以对上述细节感兴趣,是因为牵扯到所谓菲律宾板块的归属和“沟-弧-盆体系” 成因问题。作者认为,日本311和菲律宾1015两次地震主震期间,马里亚纳海沟、菲律宾板块没有同时发震,相反,台湾地区却有同期地震发生。说明“菲律宾板块”和北太平洋壳块是一个整体。该区域后期的地震,是“菲律宾板块”独自共振引发的。马里亚纳海沟、火山岛链是北太平洋壳块,最新一期地壳波浪运动产生的前弧构造带,形成北太平洋壳块的次一级镶嵌地块。作者以后将会对此问题进行专门论述。
以上两次地震的分析对比,加上近年来,特别是近两个月来不断追踪记录全球地震,作者看到,大凡有较强地震(6.5—7级以上),都会引起主震区形成面型分布的一群地震,在世界有关地方也会形成一系列的地震。作者用波浪镶嵌构造观点,都可以得到相应的自圆其说的解释。为了便于沟通,作者把在主震区活动期内或稍后时期发生的、与主震有地质构造关联的一系列地震,称为同期地震,成群分布的即称之为地震群。
 
二、改版后的全球地震分布图
11月11日,谷歌地球又一次改版,地震符号由方形改成圆点,下载方法也更方便快捷。作者下载了30天、7天的地震记录,其中30天的分布图(图8)
和此前公布的众多的全球地震分布图基本一致,作者借用此图勾勒出用波浪镶嵌构造学说解释的全球两大波系地震带(图9)。该图并不是最后定型的两大波系地震带,其界线还要经过一定时期地震追踪记录资料的验证、修改、完善,以达到用波浪镶嵌构造观点合理解释全球地震分布与成因的目的。此外,还有地球大圆构造带地震多发带没有标在图上,以后会详细论述之。
 
图8 2013年11月26日,全球30天地震分布图
 
 
图9 以图8为基础标示的两大波系地震带
(红线表示北太平洋波系地震带;蓝线表示地中海波系地震带)
 
三、地震面型分布的普遍性
1、日本311地震的面型分布
日本311地震是日本有地震记录以来最大级别的地震,其主震区地震分布呈明显的面型特征(见图3-a)。美国西海岸的对应区和夏威夷的同期地震群(见图3-b、c)也呈面型分布。
2、汶川512地震主震区地震的面型分布
汶川512地震时,谷歌地球可能还没有后来的适时地震展示图。现在登谷歌地球查看当时的地震记录,不可能得到像中国的地震研究机构所做的汶川地区的各种地震图件。在当时的图件中,印象最深的是一件用动画做成的汶川地震震中随时间分布的图件。该图用许多地震震中点以动画的形式,在龙门山断裂带上组成一个狭长的亮点带。这是目前普遍认为“断裂引发地震”的“有力证据”,是为了展示汶川地震是由龙门山大断裂的活动引起的。然而,在谷歌地球视高500km的汶川地震震区全貌图中,就可以看出地震的面型分布(图10)。
 
图10 2008年汶川512地震分布全貌图
注:图中不标年代的,均为512同期地震;512震区之外只标年代。
把视高放大到185km时(图11),成都以东的512同期地震,距离龙门山大断裂100km;距离主震震中122km;距离最西边的同期地震195km。
 
图11 视高185km时,成都附近512同期地震分布图
再看汶川以西理县西北方向,最远的512当天的同期地震(图12)距离龙门山大断裂88km,离汶川县城41km。
绵阳东南方向,分布有不少512同期地震(图13)。其中,2008年6月8日发生在三台县以东,射洪县以北,庙湾头附近的3.8级地震也应当看作汶川512同期地震(余震),该次地震震中距龙门山大断裂135km。在上述3.8级地震发生后第九天,即2008年6月17日,松潘县西南26km处,发生一次4级地
 
图12 理县--汶川一带512同期地震分布图
 
图13 绵阳东南512同期地震分布图
震,这两次地震大致以龙门山大断裂为对称,两个震中相距265km。
在龙门山断裂带上,地震相对集中,但是视高放大到50km左右,断裂带上的地震仍然是面型分布。在这里仅举出映秀镇、北川、青川三个区域(图14、15、16)512同期地震的面型分布图,整个龙门山断裂带上512同期地震的面型分布,大家可以登录谷歌地球仔细验证。
作者还注意到,2008年9月2日,发生在陕西汉中南边,陕川交界处的一
次4.2级地震(图17)。距该次地震最近的两次6级地震,位于广元西北陕甘川交界处。一次发生在2008年5月25日,一次发生在8月5日。其周围还分布有发生在512当天、2008年6月、7月、8月、9月的不少“余震”,发生最晚的,也是离汉中地震最近的一次4.2级地震,发震于2010年10月9 日,震源深度26km,距汉中南地震85km。汉中南地震距最近的一次512当天发生的地震
 
图14 震中映秀一带512同期地震面型分布图
 
 
图15 北川附近512同期地震面型分布图
 
图16 青川附近512同期地震面型分布图
 
图17 2008年9月2日,发生在陕西汉中南面的4.2级地震
点120km。由以上分析看来,汉中地震也属于汶川512同期地震,它们应当有相同的形成机制。作者还发现,视高提升到1400km左右,就会看到,顺着汉中盆地向西南延伸,经过龙门山,穿过汶川512震中、芦山420震中、石棉县,进入“西昌盆地”,由此形成一个比较完美的弧形构造(图18)。沿着这个弧度,大致可以勾勒出一个跨川、渝、黔、湘、鄂、豫、陕的不规则环状构造(图19)。
 
图18 汉中盆地-龙门山-汶芦震中-西昌盆地弧形构造
 
图19 广义四川地块周缘的不规则环形构造
联系到2010年1月31日发生在川渝交界的遂宁—潼南5级地震(图20);2013
年4月25日在四川宜宾发生的4.8级地震(图21);2013年12月16日发生在湖北恩施巴东的5.1级地震(图22);等等地震的成因,都和“龙门山大断裂引发地震”、“印度板块碰撞青藏高原引发汶川、芦山地震”相去甚远。相反,作者看到被上述不规则环状构造围绕着的广义四川地块,也是一个“大活塞”,就像北太平洋壳块作为“大活塞”引起日本311、菲律宾1015一样,它的波浪运动引起了汶川512、芦山420地震及其周围地震的迁移。具体的形成机制将在以后章节里专门阐述。
 
图20 川渝交界的遂宁—潼南5级地震
 
图21 2013年4月25日录到的四川宜宾4.8级地震
 
图22 湖北恩施巴东的5.1级地震
 
3、芦山420地震主震区地震的面型分布
四川雅安芦山420地震发生在早上8:02,看到报道,很快开机。很遗憾,没有录到7级(谷歌地球报6.6级)初震的红点(图23)。此后,追踪记录了
 
图23 2013年4月20日9:10起,从谷歌地球上录到的一系列适时地震
很长时间,直到谷歌地球上的适时地震不再显示。其中,2013年4月24日记录的比较全(图24)。现在在谷歌地球上,视高120km左右,出现的四川芦山420同期地震,保留了大部分当时的适时地震。作者把420同期地震与512地震分布区南缘拼接成一幅图(图25),该图直接显示芦山420地震群呈明显的面状分
 
图24 2013年4月24日记录的适时地震
 
图25 芦山420地震分布区与汶川512地震分布区南缘拼合图
布。值得注意的是,雅安西南的两次420同期地震延伸方向正好与四川地块西南边界一致。这将是芦山420地震与龙门山断裂无关的基本证据之一。芦山420地震与汶川512地震之间没有互相穿插的现象,说明曾经发生过较强烈地震的区域,其下的地壳会得到一定程度的加固(镶嵌-mosaic-包含粘接、加固的意思),这就是作者试图用“地壳波浪运动--减压沸腾作用—减压沸腾带—水压机原理—波浪镶嵌构造”解释地震成因思路中的重要证据之一。即使在前期发震区再次发生地震,后期地震不会在前期地震的同一地点发生,如果发生地比较靠近,震源深度会发生变化。大家可以登录谷歌地球,查看世界上所有已发生的地震,验证以上的描述。
    4、鄂霍次克海深源地震的面型分布
2013年5月24日鄂霍次克海8.3级深源地震发生后,该区域在两天内连续发生8次同期地震(图26)。同年6月(图27)、10月(图28),还有深源地震发生,它们都可以归为鄂霍次克海524地震的同期地震(余震)。所有这些地震分布于一个东西跨度130km、南北跨度300km的狭长地带,该带显然是另一种形式的面型分布。之所以没有像其它浅源地震那样多而密集的面型分布地震,需
 
图26 2013年5月24日鄂霍次克海深源地震群
 
图27 2013年6月24日发生的鄂霍次克海4.8级地震
 
图28 2013年10月1日发生的鄂霍次克海6.7级地震
要用地壳纵向的波浪镶嵌构造来解释。作者在谷歌地球大量地震资料的解读中看到,一般地震活跃的地区,地震的震源深度相对集中分布在数个层段,每个层段就是一个减压沸腾带。两个减压沸腾带之间,是相对稳定的地(质)块(体)。比如本文讨论的鄂霍次克海区域,存在一个33km左右的浅源地震分布带,和一个600km左右的深源地震带。这两个地震带之间的地块就是一个相对稳定的地块,否则,就不会有600km深的地震发生。不难想象(或许还可以计算),波动构造力使巨厚的地块发生波动,在该稳定地块的底部产生减压沸腾带,形成的减压“液化流体”(或者所谓“中下地壳流”、“隧道流”),把构造力传递给其上的地块,当这个力足以“顶起”该地块时,就产生地震。显然,能够顶得起巨大厚度地块的力比较难以形成,因此,该区域形成的地震频度非常低。
此外,鄂霍次克海524地震区,同期地震震源深度相差140km。众所周知,世界上目前已知的最大地壳厚度在青藏高原西南部,厚度为70km。按照板块构造观点,俯冲到大陆地壳之下被消减的洋壳(或陆壳)部位是地震活动带。我们无法想象140km厚的地壳是哪里来的,是什么类型的地壳有这样的厚度。这是本次地震为用板块构造观点解释本区地质构造设置的第一个障碍。
鄂霍次克海524地震中,所有同期地震是同一机制形成的,应当是不争的事实。然而图27中,所有同期地震震源深度显示,所谓的消减或者滑动面,却是一个起伏很大,东倾、西倾交叉的“面”。这就是本次地震为用板块构造观点解释本区地质构造设置的第二个障碍。
鄂霍次克海8.3级深源地震,是一个全球性的地质事件。作者于8.3级地震发生前的5月21日开始,在勘察加彼得巴甫洛夫斯克外海,录到了一群适时地震(图29)。8.3级地震发生后,根据日本311地震记录的经验,在美国加利福尼亚普拉特维尔,录到一大群适时地震(图30)。和日本311地震分布的惊人相似,这绝不是一种巧合,而是北太平洋壳块波浪运动引发巨大地震的又一例证。值得进一步深入探讨。
5、地震面型分布的普遍性
本文写到这里,时间到了2014年2月5日。算起来从“USGS”Latest Earthquakes 观察记录全球地震已经三个多月了。在此期间,看到几乎所有较强的地震都是成群、面型分部的。它们分部在世界各种不同的地质构造背景之中,但是,它们之间又有许多必然的成因联系,作者运用地壳波浪镶嵌构造基本原理
 
图29 在勘察加彼得巴甫洛夫斯克外海录到的适时地震群
 
图30 2013年5月24日,在美国加利福尼亚普拉特维尔录到的一大群适时地震
分析认为,地球两大波浪系统形成的环北太平洋、地中环球构造活动带和几个大圆构造带,把地壳分成几个相对独立稳定的壳块,这些壳块的波浪运动引发了几乎所有的地震。这几个构造带的叠加和交叉地带,分布着目前能看到的地球上地震最活跃地带。分析这些活跃地带频发的地震又会反证我们观点的可靠性。
地震成群、面型分布是用断裂活动引发地震解释地震成因的最大障碍,因为很难想象自然界会存在一个高低不平的、面状的断裂,并且会有一个力,在一个很短时期内,在这个高低不平的断裂面上,多次反复积累、释放,形成一群地震。相反,作者认为,目前在地表看到的较高级别的断裂,是无数次地震活动形成的,并不是因为有了断裂,延着断裂积累应力,到一定程度应力释放引发地震。因此,找到一种合理的地震成因解释是非常有必要的。
(待续)
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