(2008-05-12)四川7.8级大地震科学简介

五月 13, 2008

大地震的每次不约而至，都是对地震工作者自信心的沉重打击。地震预测是世界难题。Geller(1997)在science上发表文章说，地震不可预测，掀起了关于地震能不能预测的讨论的高潮。虽然国外的地震科学家对地震预测的问题并不是那么热衷，但是中国的地震科学家一直在努力，不仅仅因为中国有过世界上唯一一次正式的地震预报--1975年成功预报海城地震，更多持续不断的动力来自于曾经有过的巨大的创痛。1976年，在地震预报露出曙光后的一年，唐山地震成了20世纪死人最多的地震。在经历地震预报的挫折后，大家对预报这两个字显得小心又谨慎，在写文章的时候尽量不用这两个字，因为在预报上有太多挫折感。

我记得刚看完《中国国家地理》评选的新天府-四川的时候，我发现有些人把过多的赞美之词给了四川，四川是富饶悠闲的，但是每年的自然灾害损失也不小，特别是滑坡泥石流灾害。四川地震到底多不多，我以前没有关注过，但是，这个地震将永远载入地震学的史册，又将是一次让世人铭记的天灾。

2008年5月12日，四川发生7.8级（USGS测出矩震级7.9）强烈地震（图 1），震中位置大概位于成都北西侧80km左右的汶川县（图2），震源深度非常浅（USGS测出16km，震源深度的误差通常比震中的定位误差大的多）。靠近人口密集区的浅源大地震将会造成巨大的灾难。对比唐山地震，震中位于城市中心，震源深度10几公里，100万居民死亡24万。汶川人口有10万 (?)，可能死亡多少人可以略微对比计算。

四川7.8级地震震中位置
图1 震中位置分布图

四川地震的震中
图2 震中位置及周边地区地形图

Mw7.9地震（or 7.8 or以后更新的震级）过后，地球内部积蓄已久的能量还没有释放完，又沿着断层破裂面发生近30次5级以上地震（也就一天时间左右）。5级地震相当于1万吨TNT炸药释放的能量，和投放到日本广岛的原子弹能量相当。

从图2看，地震发生的地方是平原和高山交汇处，山体呈北东走向，而余震的排列顺序就沿着这个走向（图3），说明这极有可能是一次和构造相关的构造地震，是因为断层活动引起的地震。

地震更多的时候并不是一个个小区域的点分布，而是一条条线。比如2001年8.1级昆仑山地震，破裂带长440km。中国科技大学的倪四道曾计算了 2004年苏门答腊地震的地震破裂过程，发现地震破裂就像撕布一样，沿着破裂面撕得越来越快，一直破裂到1200km远处，比北京到南京的距离还要长一点，平均破裂速度2.5km/s，也就是说破裂时间持续了500s，文章在Nature上发表。

大于5级的余震分布
图3 5级以上的余震分布，呈很好的线性分布

四川地震-震中烈度
图4 震区烈度和受影响人口分布（颜色越深，人口密度越大）。震中的人口密度幸好不是很高

震级只有一个，反映的是地震波能量释放的多少。烈度有多种尺度，反映的是破坏性的强弱，不同的地区烈度有很大不同，距离震中越近的通常烈度越大。地震释放能量虽然很大，可是真正破坏的区域范围并不是很广，就像唐山地震，距离唐山震中100km外的地方，房屋倒塌情况就远远降低了。这有些像扔炸弹，炸就炸那么一片。当然，这不同于地震引起的大海啸。

这次地震震中烈度达到了X，和唐山地震震中烈度相同。同样从图4可以看到，距离震中约80km的程度，烈度为VI，已经大幅度降低。超过100km的地方，烈度基本上为V。下面是烈度说明：

Ⅵ－Ⅶ度：房屋破坏，地面裂缝；

Ⅷ－Ⅹ度：房倒屋塌，地面破坏严重；

Ⅺ－Ⅻ度：毁灭性的破坏。

震中地表加速度PGA=0.63G，约630gal，根据以前炸药爆破经验，通常我们对几十个gal就有较强的震感，630gal可以将整个人抛起来。据说北京都有震感。

通常天然地震的能量很大，地震波可以绕地球传播好几圈，甚至影响到地球的自转周期。地震波是研究地球内部的最得力的工具，是照亮地球内部的一盏明灯。昨天到IRIS上下载四川地震的全球台网数据，发现大多数是中国的研究者在下载，看得出大家都很关心这次地震。

下面是我根据数据制作的一张地震波的不同震相走时图。地震波一直传播到18000km远（图5），而通常一吨炸药爆破，地震波只能传播300公里左右，真是小巫见大巫。18000km差不多就是地震波绕地球一圈的最远距离了，其中的R表示面波，在地球的表面或分层界面传播，它的速度很慢，但振幅很大。传播时间大约是4000s，也就是1个小时左右，这个地震波才到达地球的对面-南美洲(速度较快的波早就到了，比如图上的PKP，而且地震台网分布在世界各地，无需地震波传到本土，通过无线电或光缆等方式传播的就可以获取地震周边的地震波数据，从而更快地定位)，但是这个时候的地震波的能量还是很强大。因此可以肯定全世界各地的地震台都可以记录到这次地震，不可能测不出震级和震中位置。图6是地震波的传播路径图，其中最远处的160度约为18000km（1度= 111.2km)。

四川地震-地震波震相走时图