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          揭秘天體潮汐力與地球大地震之間的觸發(fā)機制

          揭秘天體潮汐力與地球大地震之間的觸發(fā)機制

          2013-04-23 12:35:19

            地震的形成存在多種因素的制約,從天體物理學上看,太陽系其他天體產(chǎn)生的引力可作用于地球,即天文潮汐,相比較于其他行星而言,月球?qū)Φ厍虍a(chǎn)生的引潮力較大,有研究表明大地震與天體引潮力的變化存在關系。從表面上看,地震的發(fā)生是地球板塊之間的相互作用,在自轉(zhuǎn)向心力、地幔熱液對流作用下發(fā)生了運動,但實質(zhì)上板塊運動與天體引潮力、太陽黑子活動等事件存在關聯(lián),在這些外部因素的誘導下,引發(fā)了地球內(nèi)部的構(gòu)造變化,導致地震的發(fā)生。

            對地球產(chǎn)生作用最大的天體引潮力來自月球和太陽,兩者處于同一數(shù)量級上,月球引潮力大約是太陽引潮力的2.2倍左右,至于太陽系內(nèi)其他行星產(chǎn)生的引潮力幾乎可忽略不計,即便八大行星連成線產(chǎn)生的引潮力只有日月系引潮力的26000分之一,相差多個數(shù)量級。從國內(nèi)外的多個研究結(jié)果可知,科學家們對天體引潮力與地震的關系十分感興趣,認為大地震與天體引潮力存在明顯的相關性,比如意大利亞平寧山脈( Apennines)地震統(tǒng)計結(jié)果顯示,地震頻率隨著半日潮東西分量的增大而增加,而且在不同構(gòu)造帶上發(fā)生的地震與引潮力東西向的水平分量存在相關性,可以認為由天體引潮力觸發(fā)地震的誘因是水平分量。

            當板塊邊緣或者斷裂帶的構(gòu)造應力逐漸積累增大,并處于臨界狀態(tài)時,天體潮汐力對地震的觸發(fā)機制就顯得尤為明顯??茖W家通過研究發(fā)現(xiàn),處于臨界狀態(tài)的構(gòu)造應力非常容易受到潮汐應力的干擾,當后者超過前者兩個數(shù)量級時,這個平衡就會被打破并形成地震。在對中國70多個斷層面強震的調(diào)查顯示,當潮汐剪應力沿著斷層錯動方向作用時,可觸發(fā)地震形成,潮汐剪應力對前緣斜滑型地震和走滑型地震都有不同程度的觸發(fā)作用。

            由于月球引潮力的作用,使得科學家們開始探討月相與地震之間是否存在規(guī)律,傳統(tǒng)經(jīng)驗認為朔望時引潮力對地殼淺源地震的發(fā)生概率存在明顯的正相關,即在滿月和新月時分,太陽、月球和地球幾乎在一條直線上,疊加的合力將達到最大值。研究結(jié)果認為滿月和新月時段對地震的觸發(fā)深度為5公里至20公里,在小于5公里時觸發(fā)作用較為明顯。由于引潮力的疊加在地球上不同位置作用的大小不同,因此科學家發(fā)現(xiàn)滿月和新月時段觸發(fā)的地震存在區(qū)域性特點,即在北緯24°以南區(qū)域所受的月相變化引潮力最大,比如1971年長江口4.9級地震、1979年溧陽6.0級地震等,顯然滿月和新月時段引潮力對淺源地震有著明顯的相關性。

            日本科學家發(fā)現(xiàn)1989年三陸近海地震與月球位置有關,尤其集中在月球通過子午線后的1至2個小時,地震與月齡、月球時角的關系也越來越得到科學家的關注。事實上,地震與天體運行之間的關系涉及到二體軌道方程等理論,較大的地震與引潮力絕對值分布存在相關性,一般發(fā)生在日月天頂距0°和180°附近,小地震則主要集中在日月天頂距60°和120°附近。當前對地震與引潮力的研究主要集中的兩個方向上,統(tǒng)計潮汐周期與地震發(fā)生時間、研究斷層滑動與潮汐剪應力之間的關系,并形成了月球運動周期與發(fā)震時間的統(tǒng)計規(guī)律。

            有研究表明,月球處于兩個周期運動時可觸發(fā)地震,其分別為8.85年和18.61年,通過對易震時間的統(tǒng)計,科學家發(fā)現(xiàn)在兩個周期之間的疊加周期會出現(xiàn)更加頻繁的地震,其強度和頻度都明顯增強,有可能增加全球發(fā)生8級以上地震的概率。這兩個神秘的周期也被稱為地震輪回。由于18.61地震輪回周期的存在,導致在大約10至30年間會出現(xiàn)一個地震活躍期和平靜期,比如喜馬拉雅與周邊區(qū)域從1900年至今發(fā)生13次7.6級以上強震都處于活躍期內(nèi)、勘察加至日本東北部地區(qū)100年間發(fā)生了22次7.7級以上地震,其中20次發(fā)生于活躍期內(nèi),淺源型地震則更容易受到這兩個地震周期的影響。

            由18.61年輪回周期導致的地震深淺存在差異,比如在東南太平洋中源和深源大地震與這個周期存在明顯關聯(lián),而西北太平洋地區(qū)就與這個周期并沒有太明顯的聯(lián)系,其原因是發(fā)生地震區(qū)域是否存在俯沖帶等明顯易導致地震發(fā)生的構(gòu)造。來自日本東北大學的研究人員統(tǒng)計了上個世紀70年代末到2000年間全球板塊交界處地震情況,發(fā)現(xiàn)1923次5.5級以上地震與月球引潮力存在關聯(lián),當引潮力水平分量沿著斷層滑動方向時,可進一步觸發(fā)地震的發(fā)生。

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