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“浮冰”上的家園

2020-09-03 02:22許健生李麗
知識(shí)就是力量 2020年9期
關(guān)鍵詞:浮冰作用力斷層

許健生 李麗

軟流層運(yùn)動(dòng)是地震的

罪魁禍?zhǔn)?/h3>

目前,人類還不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)地震。

地球結(jié)構(gòu)示意圖

這要從地球結(jié)構(gòu)說(shuō)起。地球科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年的觀測(cè)和研究發(fā)現(xiàn):地球的結(jié)構(gòu)類似于雞蛋,從外到里大致由三個(gè)圈層構(gòu)成,最外層是地殼,類似于雞蛋的蛋殼,厚度為30~40千米,由各種各樣的巖石組成;中間層是地幔,類似于雞蛋的蛋清,平均厚度約2900千米,地幔中有一層緩慢流動(dòng)的物質(zhì),稱之為“軟流層”,軟流層的厚度約350~500千米;最里層是地核,類似于雞蛋的蛋黃,平均厚度約3400千米。

地球科學(xué)家們認(rèn)為,由于軟流層中的各部分物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)不同,導(dǎo)致軟流層中的物質(zhì)始終處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài),由此帶來(lái)了地殼運(yùn)動(dòng)并使地震較為集中地分布在某些地震構(gòu)造帶上。

全球板塊構(gòu)造圖

眾所周知,地殼和地幔上部的一部分雖被稱作“巖石圈”,但它并不是“石板一塊”的完整巖石圈層,而是由不同尺度的板塊和斷層構(gòu)成的離散體系;同樣,板塊內(nèi)部也不是完整的“石板一塊”,它又由許多大小不同的地塊和斷層構(gòu)成。斷層泥(各地塊之間的夾層)由黏土和巖石碎礫組成,相互之間的黏結(jié)力很小,它們是千百萬(wàn)年以來(lái)地殼運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。顯然,一塊大尺度的地塊是由若干小尺度的地塊構(gòu)成的。這些互相粘結(jié)不緊密的地塊漂浮在地幔的軟流層上,就像初春時(shí)節(jié)冰河解凍之后,漂浮在水面上的浮冰一樣,在水流的帶動(dòng)下隨波逐流。同樣,漂浮在地幔軟流層上的板塊和地塊也在隨著地幔軟流層的流動(dòng)而發(fā)生運(yùn)動(dòng)。因此,目前地球科學(xué)家普遍認(rèn)為地幔軟流層運(yùn)動(dòng)是地震發(fā)生的主要驅(qū)動(dòng)力源。

一直運(yùn)動(dòng)的地塊

近代地震觀測(cè)和研究發(fā)現(xiàn),板塊的邊緣和地塊間的斷層面上是大地震最容易發(fā)生的地方,地球上絕大多數(shù)地震都發(fā)生在這里。是不是所有板塊和地塊的運(yùn)動(dòng)都會(huì)引發(fā)大地震呢?似乎并非如此。因?yàn)榘鍓K和地塊運(yùn)動(dòng)是每時(shí)、每地都發(fā)生著的普遍現(xiàn)象,而大地震卻是在某些地方,數(shù)十年甚至幾百年才發(fā)生一次的小概率事件。

中國(guó)大陸地塊和運(yùn)動(dòng)速度矢量圖

以中國(guó)為例,中國(guó)大陸各地塊在地幔軟流層運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下以每年3~10毫米的速度運(yùn)動(dòng),這說(shuō)明我們腳下的地塊、我們的家園、我們的“不動(dòng)產(chǎn)”——房子就像冰河上的浮冰一樣一直在運(yùn)動(dòng),只不過(guò)因“動(dòng)靜”太小,如果不用專門的觀測(cè)儀器就無(wú)法感知它在運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,如果各地塊間運(yùn)動(dòng)速度一致、方向一致,有秩序地運(yùn)動(dòng),各地塊間的斷層面上受力均衡,各地塊間就會(huì)“相安無(wú)事”,不會(huì)發(fā)生地震。就像跑在高速公路上的汽車,只要各車遵守交通規(guī)則,保持同樣的速度,同樣的方向,各行其道,就能相安無(wú)事,不會(huì)撞車和追尾。

這種運(yùn)動(dòng)被稱為無(wú)震滑動(dòng)。如此說(shuō)來(lái),各地塊如果都遵守“交通規(guī)則”,作這種無(wú)震滑動(dòng)不就平安無(wú)事,不發(fā)生地震了嗎?而實(shí)際情況又不完全如此。由于各地塊的大小、形狀和厚度各不相同,地幔軟流層運(yùn)動(dòng)對(duì)它們的作用力不同,各地塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力不同,運(yùn)動(dòng)的方向也不同。不同地塊會(huì)發(fā)生平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止不動(dòng)等步調(diào)不一致、不遵守“交通規(guī)則”、無(wú)秩序的運(yùn)動(dòng),進(jìn)而造成各地塊之間的推擠和阻擋。就像冰河中的浮冰一樣,會(huì)出現(xiàn)互相擠壓、碰撞,甚至發(fā)生一塊浮冰下插到另一塊浮冰下,互相別撬的情況。各地塊之間的這種推擠、阻擋和別撬均可造成某處作用力集中和積累,若某處作用力集中和積累到足夠大,大到能克服阻擋,使地塊發(fā)生錯(cuò)動(dòng),大到能使地塊巖石層的薄弱處發(fā)生破裂,就會(huì)引發(fā)地震。

因此,要想對(duì)地震進(jìn)行預(yù)測(cè),就必須要回答在哪個(gè)地塊,哪個(gè)斷層上作用力正在集中和積累能量等一系列問(wèn)題。然而,遺憾的是,當(dāng)前地球科學(xué)無(wú)論是對(duì)地震孕育過(guò)程的認(rèn)識(shí),還是對(duì)孕育過(guò)程中物理和化學(xué)等變化的直接或間接觀測(cè)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到清楚和確切的程度,還有待我們的努力。

地震的預(yù)測(cè)還任重道遠(yuǎn)

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