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天文儀器可以為地震預(yù)警
2011-09-23
科學(xué)界對(duì)地震的成因問題有很多爭論，被人們廣泛接受的成因源于“板塊構(gòu)造學(xué)說”，該學(xué)說認(rèn)為地球六大板塊的相互碰撞、擠壓，是地震發(fā)生的主要原因。然而，板塊構(gòu)造學(xué)說并不能解釋所有的地震現(xiàn)象。不少科研人員指出，我國大陸的地震高發(fā)區(qū)域，如京津唐張地區(qū)、西南地區(qū)都不處在板塊交界處，那么，這些地震的成因是什么呢？上世紀(jì)70年代，國際地震學(xué)界提出了一種新的地震成因理論，認(rèn)為地球的地幔層分布著很多巨大的“地幔柱”，柱子里流動(dòng)著很多高溫高壓的物質(zhì)，這些地下物質(zhì)如果朝地表方向涌動(dòng)，到達(dá)地殼層時(shí)就可能引發(fā)地震。一些地震學(xué)家認(rèn)為，我國內(nèi)陸地震的主要成因，很可能就是這類地下物質(zhì)造成的。根據(jù)這一科學(xué)假說李正心告訴記者，地下物質(zhì)的測量可以借助天文學(xué)儀器。這是怎么回事呢？原來，當(dāng)大量地下物質(zhì)向地表方向涌動(dòng)時(shí)，地殼附近的物質(zhì)質(zhì)量就會(huì)增大，地面重力場也就隨之增大。而重力測量，正是天文學(xué)儀器“CCD天頂筒”的一項(xiàng)本領(lǐng)。將這種長1—1.5米、20厘米口徑的光學(xué)測量儀器對(duì)準(zhǔn)天空，它會(huì)接收星星發(fā)出的光線，測算出所在區(qū)域的地面鉛垂線方向，即重力方向。當(dāng)?shù)叵挛镔|(zhì)涌上來時(shí)，該區(qū)域的重力方向會(huì)因重力場變大而發(fā)生偏斜，CCD天頂筒便能據(jù)此測算出地下物質(zhì)距地表的深度。
從1987年到1998年的12年間，建立在京津唐張地區(qū)的重力網(wǎng)做了46期觀測。利用這些觀測結(jié)果，李正心等人發(fā)現(xiàn)，震級(jí)在4.0級(jí)以上的歷次地震發(fā)生前后，都存在著地下物質(zhì)明顯的升降活動(dòng)——在地震發(fā)生前的一段時(shí)間里，重力網(wǎng)都觀測到了有大量地下物質(zhì)向上涌動(dòng)，而在地震發(fā)生后，地下物質(zhì)總會(huì)向下回落。發(fā)生4.0級(jí)以上地震時(shí)，各地的地下物質(zhì)深度是不同的，北京市區(qū)的地下物質(zhì)深度通常為17公里，北京懷柔的地下物質(zhì)深度為4公里，而唐山的地下物質(zhì)深度為7公里。這種差異，很可能是由于各地的地殼深度不同造成的。“有了這些數(shù)據(jù)，我們就可以劃定這些地方的‘地震預(yù)警線’。”李正心說。比如，當(dāng)唐山市的地下物質(zhì)深度為30公里時(shí)，觀測網(wǎng)會(huì)顯示“平安無事”；當(dāng)?shù)叵挛镔|(zhì)的深度在不斷減小，并接近17公里時(shí)，觀測網(wǎng)就會(huì)發(fā)出預(yù)警，提醒有關(guān)部門未來一段時(shí)間內(nèi)很可能發(fā)生地震，為防震減災(zāi)工作贏得充足的時(shí)間。
研究發(fā)現(xiàn)，北京懷柔地下物質(zhì)的質(zhì)量與地震震級(jí)顯著相關(guān)，因此觀測網(wǎng)可以通過測量地下物質(zhì)的質(zhì)量，估算出將要發(fā)生的地震震級(jí)。正因?yàn)榫┙蛱茝埖貐^(qū)的地震與地下物質(zhì)升降狀況的“驚人吻合”，李正心認(rèn)為，利用CCD天頂筒和重力網(wǎng)，可以為我國內(nèi)陸地震做出有效的預(yù)警。為此他建議在我國華北、西南等地震多發(fā)地區(qū)布設(shè)大規(guī)模的“天文—重力觀測網(wǎng)”，每20—30公里設(shè)一個(gè)觀測點(diǎn)，并設(shè)若干個(gè)流動(dòng)觀測點(diǎn)，每兩三個(gè)月測量一次地下物質(zhì)的變化情況，從而為我國地震的中期預(yù)報(bào)提供有價(jià)值的信息。
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