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仇勇海的博客

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1970年中南矿冶学院地球物理勘探专业毕业后留校任教,从事电法勘探的教学和科研工作。1984年获得国家自然科学基金的资助,该项目“电流场与金属矿晕”1989年获中国有色金属工业总公司科技进步三等奖。1997年晋升为教授。“铜电解液净化工业生产试验”1999年获国家有色金属工业局科技进步三等奖。2000年获得政府特殊津贴。著作:地电化学基础及应用,译著:自然电场法文集,均为中南工业大学出版社出版。

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日本3.11大地震的解释  

2011-03-17 21:49:09|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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目前世界上记录到的震源最深的地震是1934年6月29日发生于印度尼西亚苏拉威西岛东的地震,震源深度720公里,震级为6.9级。深源地震常常发生在太平洋中的深海沟另外一侧的大陆板块。在马里亚纳海沟、日本海沟附近,都多次发生了震源深度达五六百公里的大地震。

据国家地震台网信息:2002年6月29日1时20分吉林省延边朝鲜族自治州汪清县一带发生7.2级深源地震,震源深度约540公里。据中国地震台网测定,北京时间2010-02-18 09:13 在中、俄交界(北纬42.6,东经130.8) 发生6.5级地震,地震中心距延边州首府延吉市仅110公里,震源深度540.0公里(图1)。

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图1

据中国地震台网测定,北京时间2011-01-08 07:34 在吉林省延边朝鲜族自治州珲春市(北纬43.0,东经131.1) 发生5.6级地震,震源深度560.0公里(图2)。

 

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 图2

据中国地震台网测定,北京时间2008-05-19 18:08 在东俄罗斯东海岸近海(北纬42.4,东经132.1) 发生6.2级地震,震源深度540.0公里(图3)。

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 图3

据统计,我国自1904年以来共发生深源地震22次,其中7级以上地震只有5次。它们仅分布在吉林省的延吉、安图、珲春和黑龙江省的穆棱、东宁、牡丹江一带,大致呈北偏西方向展布,震源深度一般为400~600千米,震级5—7.5级。

据中国地震台网测定,北京时间2010-05-25 00:18 在巴西(南纬8.0,西经71.6) 发生6.5级地震,震源深度600.0公里(图4)。

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 图4

据中国地震台网测定,北京时间2011-01-01 17:56 在阿根廷(南纬26.8,西经63.2) 发生7.1级地震,震源深度560.0公里(图5)。

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 图5

大洋岩石圈板块俯冲于大陆岩石圈或另一大洋岩石圈板块之下的俯冲消减作用称为B型俯冲作用。和达清夫(K.Wadati,1935)首先发现环太平洋地震带的震源深度通常是靠洋侧较浅、靠陆侧较深,构成一个倾斜的地震带。B型俯冲是以贝尼奥夫(H.Benioff)名字命名的。由岛弧外侧的海沟向下往大陆方向倾斜、下延的现代活动地震震源带,如图6所示。

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图6   和达清夫—贝尼奥夫地震带的震源深度分布

贝尼奥夫带由和达清夫1935发现,经贝尼奥夫1954研究证实,故又称和达清夫—贝尼奥夫地震带。

由图1至图6可见,深源地震震中与深海沟之间的距离相当大。

相邻板块作相向运动,使其间的水平距离不断缩短的作用称为板块汇聚。在两侧分别为大陆板块和大洋板块的情况下,两者间运动的界面即贝尼奥夫带,海沟是它在地表出露的形迹。洋壳俯冲到一定深度以后,由于温度—压力的升高而发生局部熔融,熔体上升到地表可形成岛弧或陆缘弧,这也就是深海沟发育地区同时也是火山喷发强烈地区的重要原因。

由于贝尼奥夫带已经深深插入到软流圈中,具有大洋板块岩石性质的贝尼奥夫带与软流圈接触的两个侧面及底部温度比较高,部分物质发生熔融,不仅导致板块强度降低,而且贝尼奥夫带受到的浮力减小,因此经常发生深源地震,地震时贝尼奥夫带继续向下运动。

因此,岩石圈重力平衡被破坏同样是形成贝尼奥夫地震带的主要原因。

由于贝尼奥夫地震带的厚度即是大洋岩石圈的厚度,一般在几十公里左右。虽然组成大陆板块各种岩石的密度小于大洋板块岩石的密度,但是,由于大陆板块的厚度相当大,即它的质量非常大,因此,大陆板块和大洋板块发生碰撞时,大洋板块俯冲到大陆板块之下,并且发生了弯曲,这说明了岩石圈具有一定的弹性。

日本海下倾覆的贝尼奥夫地震带最大震源震中深度可达700km左右,倾角为30°,根据该两个数据,太平洋板块俯冲到欧亚板块之下的“贝尼奥夫地震带”的长度已接近1 200km。由于岩石圈板块是刚体,太平洋板块漂移速度在10cm/a左右,因此,经过12 000ka左右时间的大洋板块漂移,大洋板块才能插入到大陆板块下700km左右的垂直深度。在700km的垂直深度存在岩石圈刚体板块而发生地震,说明了在岩石圈的高压条件下“贝尼奥夫地震带”中的硅酸盐矿物熔点相当高。

贝尼奥夫地震带的宽度比较大,通常条件下可以达到数千公里,它们的倾角通常在40°左右,伊豆—玛利亚纳贝尼奥夫地震带几乎接近直立,见图7。

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 7图   贝尼奥夫地震带

贝尼奥夫(1955)提出倾斜地震带可分两段和三段图式:两段式由从地表到60km的浅震和延伸到大约300km深度的中深地震组成,平均倾角33°;三段式深达约650km,平均倾角60°。最大震源深度可达650~720km,再往下消失。

贝尼奥夫认为100km以上的地震由板块俯冲作用引发,深源地震源于板块内部变形。

浅源地震震中与深海沟之间的距离比较小,并且随着地震震中深度增加,它们与深海沟之间的距离也增大。采用现代地震数据测量技术得到的地震图和贝尼奥夫地震带的数据基本吻合。

 

大洋中脊地震带分布在太平洋、大西洋、印度洋中的大洋中脊一带。

许多观测表明,在大西洋中央裂谷一带,经常发生地震,而且还经常地释放热量。这里是地壳最薄弱的地方,地幔的高温熔岩从这里流出,遇到冷的海水凝固成岩。经过科学家研究鉴定,这里就是产生新洋壳的地方。较老的大洋底,不断地从这里被新生的洋底推向两侧,更老的洋底被较老的推向更远的地方。

随后,人们在印度洋和太平洋也相继发现了大洋洋中脊。印度洋中脊呈“入”字形分布。西南的一支绕过非洲南端,与大西洋中脊连接起来;东南走向的一支绕过大洋洲以后,与东太平洋海隆的南端相衔接。这两支洋脊在印度洋中部靠拢,在印度洋北部合二为一,并向西北倾斜,构成了“入”字形,成为印度洋“骨架”。

太平洋洋中脊有些特殊,它不在太平洋中间,而偏于太平洋的东侧。它从北美洲西部海域起,向南延伸作弧形走向,转向秘鲁外海,向南接近南极洲,通过南太平洋,然后折向西绕过澳大利亚,与印度洋洋脊的东南支衔接起来。

三大洋的洋中脊是彼此互相联结的一个整体,是全球规模的洋底山系。它起自北冰洋,纵贯大西洋,东插印度洋,东连太平洋海隆,北上直达北美洲沿岸。全长达75 600km,相当陆地山脉的总和。

引起澳大利亚、印度、非洲大陆板块向北俯冲碰撞产生地震的原因是南大洋的扩张。

据中国地震台网测定,北京时间2008-02-08 17:38 在中大西洋中脊(北纬10.7,西经41.9) 发生7.3级地震,震源深度33.0公里,见图8。

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 图8

环太平洋地震带是全球许多板块间的接触带。沿北美洲太平洋东岸是太平洋板块与北美板块接触带,南美洲的哥伦比亚是科科斯板块与加勒比板块接触带,秘鲁和智利是纳斯卡板块与南美板块接触带,新西兰东部海域是太平洋板块与印度板块接触带,裴济、印度尼西亚、菲律宾等是太平洋板块与菲律宾海板块接触带,我国台湾省、琉球群岛、日本列岛是太平洋板块与欧亚板块接触带。

有了板块构造学说以后,环太平洋地震带、欧亚地震带、大洋中脊地震带的地震成因就比较容易得到解释。

大洋板块俯冲到大陆板块之下时,受到大陆板块的阻挡,它们之间发生挤压碰撞,局部岩石圈破裂,便产生了地震和断裂,而且时常发生火山喷发,形成了环太平洋地震带。

印度板块俯冲到欧亚板块之下时,板块之间碰撞挤压导致局部岩石圈破裂,同样产生了地震和断裂,形成了欧亚大陆地震带。

岩浆通常是通过岩石圈大洋板块边界的断裂系统到达地壳,例如太平洋中脊、大西洋中脊、印度洋中脊的形成和发展。从大洋中脊涌出的物质形成的海底山脉,必须重新达到岩石圈重力均衡,局部岩石圈破裂,形成了大洋中脊地震带。

综上所述:

1、在环太平洋地震带、欧亚地震带,若是板块之间水平构造力碰撞、挤压作用,通常产生走滑断层型地震;

2、在环太平洋地震带、欧亚地震带,在板块之间水平构造力碰撞、挤压作用的同时,若发生板块的熔融或者板块的叠加,则必定受到垂直方向重力与浮力相互作用,因此将形成正断层地震或者逆断层地震;

3、环太平洋地震带中的深源地震,主要是垂直方向重力与浮力相互作用的结果;

4、大洋中脊地震带属于裂隙型火山喷溢或喷发,该线型地震带可以看做无数(点)火山喷发效应的集合,因此,大洋中脊地震带的形成,同样主要是垂直方向重力与浮力相互作用的结果。

 

 

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