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又见汶川地震,到底是不是13年前特大地震的余震?

7月14日23时36分,四川阿坝州汶川县发生4.8级地震,震源深度15公里。四川省地震局表示,#汶川4.8级地震#位于汶川余震区南段,属于汶川余震区的一次起伏活动。
提到汶川,13年前的8.0级特大地震记忆仍在,这个名字非常容易勾起全国人民的痛点。但是,大家固有印象中余震可能在主震几个月以后就销声匿迹了,为什么13年后仍旧发生地震。
严格说,是不是余震,本身就是个有争议的话题。所以大家看四川省地震局的表态是这样说的,地震位于汶川余震区南段,属于汶川余震区的一次起伏活动,并没有铁板钉钉地说这就是13年前汶川8.0级特大地震的余震。
什么是余震?
所谓余震就是一次中强度以上地震发生之后又接连发生的一系列“帮凶”性的震级较小的地震,余震分布于由主震形成的同震破裂延展的同一区域,所以,据余震的分布可以确定主震破裂的产状,即脆性断裂的长度、深度与倾角等。注意,这里强调余震分布在由主震形成的同震破裂延展区域,也就是大家经常看到类似下面这样的图,主震和余震分布沿着共同的破裂区域,并且这个破裂区域基本大致沿着发震断层走向,通过这种图可以判断这次地震造成断裂的长度和深度等。比如下面这张图是2019年6月17日长宁6.0级地震的地震序列震中分布,可以看到不同震级的余震排列有序,与主震一起呈北西—南东方向条带状分布。
图片2019年6月17日长宁6.0级地震的地震序列震中分布(彩色的是余震分布,蓝色的是台站)
为什么一次强震之后会发生多次余震?
余震是断裂带及其邻区各地块之间应力和应变的重新调节到平衡这个过程的产物。主震时岩石发生破裂与位移,造成新的不平衡,余震是主断面周围邻近区域小断层在新的应力场作用下发生局部破裂与位移造成的。
大家在生活中有类似的类比经历,比如在十分拥挤的公交车里,站立的乘客之间由于拥挤产生了互相作用的力系。这时候如果其中一个人突然倒下,原有的相互力系平衡打破,周围的人就得要重新调整自己的受力,靠的近的人也许就跟着倒下,而稍远一些的人可能就晃晃身体而已。这就是一个简单的相互受力平衡自我调节的过程。
再举个类比例子。大家在超市买了袋装食盐,往厨房的调味瓶中倒的时候,一次性倒满了,粗看好像瓶子满了,摇晃几下,体积变小了,再摇晃,体积还要减小,摇晃使得食盐颗粒变得更紧密堆积了,相互之间要发生位移,这就对应于发生小地震。等到盐粒全部作最紧密堆积之后,体系就稳定了。从这层意义上说,余震是重新夯实因主震造成源区岩石破碎松散的地质过程。一方面,主震发生后,主断面周围临近区域的应力场有重新调整到稳定的需求;另一方面,主震造成破裂面附近岩层的力学性质发生突变,比如孔隙度和渗透率增加,岩层摩擦系数减小,更加容易发生错动形成小震。
为什么说“是不是余震”是有争议的话题?
对13年后汶川的这次4.8级地震,为什么四川省地震局的官方表态没有明确说这是汶川8.0级特大地震的余震呢?因为,还有一个不能忽略的因素——背景地震。
什么是背景地震呢?通俗的说,就是某个区域保持一定程度能量释放需要而发生的地震。就像俺们的皮肤,总有油脂分泌的需要,总会时不时地形成个把毛囊被轻微堵塞的现象,至于堵塞严重形成疖子那种可怕现象的毕竟少见,就像大地震很少但挺可怕那样。那么汶川这个地方,假如没有发生2008年的大地震,是不是就没有背景地震活动了呢?当然不是,龙门山断裂带一直是有感地震比较频繁的地带。那么汶川大地震发生之后,是不是就没有背景地震存在了呢,当然也不是。如果一直把映秀—北川断裂上所发生的地震都归于“余震”,显然就忽略了背景地震存在的意义了。
余震以其震级低和频度高为主要特征,余震的最大震级一般要比主震小一个震级左右,比如汶川8.0级地震的最大余震震级测定为2008年5月25日发生在青川的6.4级。所有余震所释放的总能量也不会高于主震能量的10%。即使一次较大级别的地震发生上次N年前大地震的余震区域之内,判别这次地震是否是以前那次主震的余震,主要看现今地震频度是否恢复到主震之前相当长时段的正常水平(即背景频度),如果是,那么相应的地震事件即不再是余震,而是背景地震事件。
图片汶川8.0级特大地震主震-余震分布(绿色)以及龙门山断裂带附近历史地震分布
他山之石——余震何时终结有没有办法判断?
2013年来自《科学》杂志上的一篇研究报告表明:断裂的断层只有恢复到足够强大以后才可以重新承担起重压。汶川大地震以后,科学家在龙门山断裂带钻了一个1.2千米的深井,以此来观察和监控岩体的“自愈”过程。
这个深井可以通过对地下流体水位高低的变化,来分析岩石渗透率的变化情况。
我们知道当大地震使断层发生错动,岩石就会跟着破裂,周围的岩体也会产生裂隙。然而,有许多过程可以使裂隙重新愈合,比如溶于地下水的矿物在裂隙中结晶,就可以填补裂隙。
研究人员通过骤减的岩石渗透率计算出,龙门山断裂带自地震之日起,只需要7个月到两年半的时间,就可以恢复岩体该有的强度。
这个“自愈”过程的完结,至少意味着余震作为震源区域应力平衡调整过程的结束。这篇文章从侧面佐证了2013年发生在龙门山断裂带南段的雅安芦山7.0级地震并不是汶川大地震的余震。也给其他大地震震后破裂岩层恢复情况监测提供了一种不错的思路,有助于从实验分析角度理顺“持续很久的余震”“区域背景地震”的界限。
所以,昨天汶川这个4.8级地震到底是2008年汶川8.0级特大地震的余震,还是“区域背景地震”,虽然严格的说需要实验分析判断,这也是四川省地震局官方表态不方便贸然断定的原因,但是我觉得读者您心里可能已经有自己的判断。
不管是不是2008年8.0级特大地震的余震,龙门山断裂带都是我们需要长期关注和研究,以及加强地震防御和应对的重要区域,居安思危,预防为主,科普先行。
参考文献:1.【美】《科学新闻》杂志《快速“愈合”的地震伤口——龙门山断裂带在震后快速“愈合”》2. 蒋长胜等《再论古冶5.1级地震是否为1976年唐山大地震的余震》3. 嵇少丞《芦山地震不是汶川地震的余震》
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