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又見汶川地震,到底是不是13年前特大地震的餘震?

7月14日23時36分,四川阿壩州汶川縣發生4。8級地震,震源深度15公里。四川省地震局表示,#汶川4。8級地震#位於汶川餘震區南段,屬於汶川餘震區的一次起伏活動。

提到汶川,13年前的8。0級特大地震記憶仍在,這個名字非常容易勾起全國人民的痛點。但是,大家固有印象中餘震可能在主震幾個月以後就銷聲匿跡了,為什麼13年後仍舊發生地震。

嚴格說,是不是餘震,本身就是個有爭議的話題。所以大家看四川省地震局的表態是這樣說的,

地震位於汶川餘震區南段,屬於汶川餘震區的一次起伏活動,並沒有鐵板釘釘地說這就是13年前汶川8.0級特大地震的餘震。

什麼是餘震?

所謂餘震就是一次中強度以上地震發生之後又接連發生的一系列“幫兇”性的震級較小的地震,餘震分佈於由主震形成的同震破裂延展的同一區域,所以,據餘震的分佈可以確定主震破裂的產狀,即脆性斷裂的長度、深度與傾角等。

注意,這裡強調餘震分佈在由主震形成的同震破裂延展區域,

也就是大家經常看到類似下面這樣的圖,

主震和餘震分佈沿著共同的破裂區域,並且這個破裂區域基本大致沿著發震斷層走向,

透過這種圖可以判斷這次地震造成斷裂的長度和深度等。比如下面這張圖是2019年6月17日長寧6。0級地震的地震序列震中分佈,可以看到不同震級的餘震排列有序,與主震一起呈北西—南東方向條帶狀分佈。

又見汶川地震,到底是不是13年前特大地震的餘震?

2019年6月17日長寧6。0級地震的地震序列震中分佈(彩色的是餘震分佈,藍色的是臺站)

為什麼一次強震之後會發生多次餘震?

     餘震是斷裂帶及其鄰區各地塊之間應力和應變的重新調節到平衡這個過程的產物。

主震時岩石發生破裂與位移,造成新的不平衡,餘震是主斷面周圍鄰近區域小斷層在新的應力場作用下發生區域性破裂與位移造成的。

大家在生活中有類似的類比經歷,比如在十分擁擠的公交車裡,站立的乘客之間由於擁擠產生了互相作用的力系。這時候如果其中一個人突然倒下,原有的相互力系平衡打破,周圍的人就得要重新調整自己的受力,靠的近的人也許就跟著倒下,而稍遠一些的人可能就晃晃身體而已。這就是一個簡單的相互受力平衡自我調節的過程。

再舉個類比例子。大家在超市買了袋裝食鹽,往廚房的調味瓶中倒的時候,一次性倒滿了,粗看好像瓶子滿了,搖晃幾下,體積變小了,再搖晃,體積還要減小,搖晃使得食鹽顆粒變得更緊密堆積了,相互之間要發生位移,這就對應於發生小地震。等到鹽粒全部作最緊密堆積之後,體系就穩定了。從這層意義上說,

餘震是重新夯實因主震造成源區岩石破碎鬆散的地質過程。

一方面,主震發生後,主斷面周圍臨近區域的應力場有重新調整到穩定的需求;另一方面,主震造成破裂面附近岩層的力學性質發生突變,比如孔隙度和滲透率增加,岩層摩擦係數減小,更加容易發生錯動形成小震。

為什麼說“是不是餘震”是有爭議的話題?

對13年後汶川的這次4。8級地震,為什麼四川省地震局的官方表態沒有明確說這是汶川8。0級特大地震的餘震呢?因為,還有一個不能忽略的因素——背景地震。

什麼是背景地震呢?通俗的說,就是某個區域保持一定程度能量釋放需要而發生的地震。就像俺們的面板,總有油脂分泌的需要,總會時不時地形成個把毛囊被輕微堵塞的現象,至於堵塞嚴重形成癤子那種可怕現象的畢竟少見,就像大地震很少但挺可怕那樣。那麼汶川這個地方,假如沒有發生2008年的大地震,是不是就沒有背景地震活動了呢?當然不是,龍門山斷裂帶一直是有感地震比較頻繁的地帶。那麼汶川大地震發生之後,是不是就沒有背景地震存在了呢,當然也不是。如果一直把映秀—北川斷裂上所發生的地震都歸於“餘震”,顯然就忽略了背景地震存在的意義了。

餘震以其震級低和頻度高為主要特徵,餘震的最大震級一般要比主震小一個震級左右,比如汶川8。0級地震的最大餘震震級測定為2008年5月25日發生在青川的6。4級。所有餘震所釋放的總能量也不會高於主震能量的10%。即使一次較大級別的地震發生上次N年前大地震的餘震區域之內,判別這次地震是否是以前那次主震的餘震,主要看現今地震頻度是否恢復到主震之前相當長時段的正常水平(即背景頻度),如果是,那麼相應的地震事件即不再是餘震,而是背景地震事件。

又見汶川地震,到底是不是13年前特大地震的餘震?

汶川8。0級特大地震主震-餘震分佈(綠色)以及龍門山斷裂帶附近歷史地震分佈

他山之石——餘震何時終結有沒有辦法判斷?

2013年來自《科學》雜誌上的一篇研究報告表明:斷裂的斷層只有恢復到足夠強大以後才可以重新承擔起重壓。汶川大地震以後,科學家在龍門山斷裂帶鑽了一個1。2千米的深井,以此來觀察和監控巖體的“自愈”過程。

這個深井可以透過對地下流體水位高低的變化,來分析岩石滲透率的變化情況。

我們知道當大地震使斷層發生錯動,岩石就會跟著破裂,周圍的巖體也會產生裂隙。然而,有許多過程可以使裂隙重新癒合,比如溶於地下水的礦物在裂隙中結晶,就可以填補裂隙。

研究人員透過驟減的岩石滲透率計算出,

龍門山斷裂帶自地震之日起,只需要7個月到兩年半的時間,就可以恢復巖體該有的強度。

這個“自愈”過程的完結,

至少意味著餘震作為震源區域應力平衡調整過程的結束。

這篇文章從側面佐證了2013年發生在龍門山斷裂帶南段的雅安蘆山7。0級地震並不是汶川大地震的餘震。也給其他大地震震後破裂岩層恢復情況監測提供了一種不錯的思路,有助於從實驗分析角度理順

“持續很久的餘震”

“區域背景地震”

的界限。

所以,昨天汶川這個4。8級地震到底是2008年汶川8。0級特大地震的餘震,還是“區域背景地震”,雖然嚴格的說需要實驗分析判斷,這也是四川省地震局官方表態不方便貿然斷定的原因,但是我覺得讀者您心裡可能已經有自己的判斷。

不管是不是2008年8。0級特大地震的餘震,龍門山斷裂帶都是我們需要長期關注和研究,以及加強地震防禦和應對的重要區域,居安思危,預防為主,科普先行。

參考文獻:1。【美】《科學新聞》雜誌《快速“癒合”的地震傷口——龍門山斷裂帶在震後快速“癒合”》2。 蔣長勝等《再論古冶5。1級地震是否為1976年唐山大地震的餘震》3。  嵇少丞《蘆山地震不是汶川地震的餘震》