天體潮汐力與地球大地震之間的觸發(fā)機(jī)制

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  天體潮汐力與地球大地震之間的觸發(fā)機(jī)制 由地理網(wǎng)資料整理

  雖然地震的觸發(fā)機(jī)制由多種因素控制,但月球引潮力的作用效果較為明顯,尤其是當(dāng)引潮力水平分量沿著斷層滑動(dòng)方向時(shí),可進(jìn)一步觸發(fā)地震形成,此外,還存在8.85年和18.61年的地震輪回周期。

  地震的形成存在多種因素的制約,從天體物理學(xué)上看,太陽(yáng)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(guān)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(duì)流作用下發(fā)生了運(yùn)動(dòng),但實(shí)質(zhì)上板塊運(yùn)動(dòng)與天體引潮力、太陽(yáng)黑子活動(dòng)等事件存在關(guān)聯(lián),在這些外部因素的誘導(dǎo)下,引發(fā)了地球內(nèi)部的構(gòu)造變化,導(dǎo)致地震的發(fā)生。

  對(duì)地球產(chǎn)生作用最大的天體引潮力來(lái)自月球和太陽(yáng),兩者處于同一數(shù)量級(jí)上,月球引潮力大約是太陽(yáng)引潮力的2.2倍左右,至于太陽(yáng)系內(nèi)其他行星產(chǎn)生的引潮力幾乎可忽略不計(jì),即便八大行星連成線(xiàn)產(chǎn)生的引潮力只有日月系引潮力的26000分之一,相差多個(gè)數(shù)量級(jí)。從國(guó)內(nèi)外的多個(gè)研究結(jié)果可知,科學(xué)家們對(duì)天體引潮力與地震的關(guān)系十分感興趣,認(rèn)為大地震與天體引潮力存在明顯的相關(guān)性,比如意大利亞平寧山脈(Apennines)地震統(tǒng)計(jì)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(guān)性,可以認(rèn)為由天體引潮力觸發(fā)地震的誘因是水平分量。

  當(dāng)板塊邊緣或者斷裂帶的構(gòu)造應(yīng)力逐漸積累增大,并處于臨界狀態(tài)時(shí),天體潮汐力對(duì)地震的觸發(fā)機(jī)制就顯得尤為明顯?茖W(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),處于臨界狀態(tài)的構(gòu)造應(yīng)力非常容易受到潮汐應(yīng)力的干擾,當(dāng)后者超過(guò)前者兩個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí),這個(gè)平衡就會(huì)被打破并形成地震。在對(duì)中國(guó)70多個(gè)斷層面強(qiáng)震的調(diào)查顯示,當(dāng)潮汐剪應(yīng)力沿著斷層錯(cuò)動(dòng)方向作用時(shí),可觸發(fā)地震形成,潮汐剪應(yīng)力對(duì)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(xué)家們開(kāi)始探討月相與地震之間是否存在規(guī)律,傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為朔望時(shí)引潮力對(duì)地殼淺源地震的發(fā)生概率存在明顯的正相關(guān),即在滿(mǎn)月和新月時(shí)分,太陽(yáng)、月球和地球幾乎在一條直線(xiàn)上,疊加的合力將達(dá)到最大值。研究結(jié)果認(rèn)為滿(mǎn)月和新月時(shí)段對(duì)地震的觸發(fā)深度為5公里至20公里,在小于5公里時(shí)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(xué)家發(fā)現(xiàn)滿(mǎn)月和新月時(shí)段觸發(fā)的地震存在區(qū)域性特點(diǎn),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(zhǎng)江口4.9級(jí)地震、1979年溧陽(yáng)6.0級(jí)地震等,顯然滿(mǎn)月和新月時(shí)段引潮力對(duì)淺源地震有著明顯的相關(guān)性。

  日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)1989年三陸近海地震與月球位置有關(guān),尤其集中在月球通過(guò)子午線(xiàn)后的1至2個(gè)小時(shí),地震與月齡、月球時(shí)角的關(guān)系也越來(lái)越得到科學(xué)家的關(guān)注。事實(shí)上,地震與天體運(yùn)行之間的關(guān)系涉及到二體軌道方程等理論,較大的地震與引潮力絕對(duì)值分布存在相關(guān)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(dāng)前對(duì)地震與引潮力的研究主要集中的兩個(gè)方向上,統(tǒng)計(jì)潮汐周期與地震發(fā)生時(shí)間、研究斷層滑動(dòng)與潮汐剪應(yīng)力之間的關(guān)系,并形成了月球運(yùn)動(dòng)周期與發(fā)震時(shí)間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

  有研究表明,月球處于兩個(gè)周期運(yùn)動(dòng)時(shí)可觸發(fā)地震,其分別為8.85年和18.61年,通過(guò)對(duì)易震時(shí)間的統(tǒng)計(jì),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)周期之間的疊加周期會(huì)出現(xiàn)更加頻繁的地震,其強(qiáng)度和頻度都明顯增強(qiáng),有可能增加全球發(fā)生8級(jí)以上地震的概率。這兩個(gè)神秘的周期也被稱(chēng)為地震輪回。由于18.61地震輪回周期的存在,導(dǎo)致在大約10至30年間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(jí)以上強(qiáng)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(jí)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(gè)地震周期的影響。

  由18.61年輪回周期導(dǎo)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(gè)周期存在明顯關(guān)聯(lián),而西北太平洋地區(qū)就與這個(gè)周期并沒(méi)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(dǎo)致地震發(fā)生的構(gòu)造。來(lái)自日本東北大學(xué)的研究人員統(tǒng)計(jì)了上個(gè)世紀(jì)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(jí)以上地震與月球引潮力存在關(guān)聯(lián),當(dāng)引潮力水平分量沿著斷層滑動(dòng)方向時(shí),可進(jìn)一步觸發(fā)地震的發(fā)生。

  在2004年蘇門(mén)答臘島發(fā)生9.0級(jí)地震被認(rèn)為受到天體引潮力的作用,后者對(duì)處于臨界狀態(tài)斷裂帶產(chǎn)生的附加作用是誘發(fā)地震的重要因素。天體引潮力與地震之間的關(guān)系并非一定是因果關(guān)系,在不同緯度上可存在不同的潮汐應(yīng)力作用,不同斷層類(lèi)型也有促滑的臨界狀態(tài),單一的大地震案例并不能用天體潮汐進(jìn)行分析,在不考慮斷層運(yùn)行方向、緯度位置等條件會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的不確定性,因此地震與日月潮汐力之間的關(guān)系需要在時(shí)間和空間中綜合分析,可以肯定的是,天體潮汐力與地震的發(fā)生存在一定的相關(guān)性。


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