揭秘天体潮汐力与地球大地震之间的触发机制

2013-04-23 13:07:55  来源:腾讯科学

  地震的形成存在多种因素的制约,从天体物理学上看,太阳系其他天体产生的引力可作用于地球,即天文潮汐,相比较于其他行星而言,月球对地球产生的引潮力较大,有研究表明大地震与天体引潮力的变化存在关系。从表面上看,地震的发生是地球板块之间的相互作用,在自转向心力、地幔热液对流作用下发生了运动,但实质上板块运动与天体引潮力、太阳黑子活动等事件存在关联,在这些外部因素的诱导下,引发了地球内部的构造变化,导致地震的发生。

揭秘天体潮汐力与地球大地震之间的触发机制

  月球可能是浅源地震的重要作用因素之一

揭秘天体潮汐力与地球大地震之间的触发机制

  日月系是对地球产生最大天体引潮力的天体,有研究统计发现,当满月和新月时,浅源地震的频率出现增加

揭秘天体潮汐力与地球大地震之间的触发机制

  满月和新月时,地球、月球和太阳相对位置示意图

  对地球产生作用最大的天体引潮力来自月球和太阳,两者处于同一数量级上,月球引潮力大约是太阳引潮力的2.2倍左右,至于太阳系内其他行星产生的引潮力几乎可忽略不计,即便八大行星连成线产生的引潮力只有日月系引潮力的26000分之一,相差多个数量级。从国内外的多个研究结果可知,科学家们对天体引潮力与地震的关系十分感兴趣,认为大地震与天体引潮力存在明显的相关性,比如意大利亚平宁山脉( Apennines)地震统计结果显示,地震频率随着半日潮东西分量的增大而增加,而且在不同构造带上发生的地震与引潮力东西向的水平分量存在相关性,可以认为由天体引潮力触发地震的诱因是水平分量。

  当板块边缘或者断裂带的构造应力逐渐积累增大,并处于临界状态时,天体潮汐力对地震的触发机制就显得尤为明显。科学家通过研究发现,处于临界状态的构造应力非常容易受到潮汐应力的干扰,当后者超过前者两个数量级时,这个平衡就会被打破并形成地震。在对中国70多个断层面强震的调查显示,当潮汐剪应力沿着断层错动方向作用时,可触发地震形成,潮汐剪应力对前缘斜滑型地震和走滑型地震都有不同程度的触发作用。

  由于月球引潮力的作用,使得科学家们开始探讨月相与地震之间是否存在规律,传统经验认为朔望时引潮力对地壳浅源地震的发生概率存在明显的正相关,即在满月和新月时分,太阳、月球和地球几乎在一条直线上,叠加的合力将达到最大值。研究结果认为满月和新月时段对地震的触发深度为5公里至20公里,在小于5公里时触发作用较为明显。由于引潮力的叠加在地球上不同位置作用的大小不同,因此科学家发现满月和新月时段触发的地震存在区域性特点,即在北纬24°以南区域所受的月相变化引潮力最大,比如1971年长江口4.9级地震、1979年溧阳6.0级地震等,显然满月和新月时段引潮力对浅源地震有着明显的相关性。

  日本科学家发现1989年三陆近海地震与月球位置有关,尤其集中在月球通过子午线后的1至2个小时,地震与月龄、月球时角的关系也越来越得到科学家的关注。事实上,地震与天体运行之间的关系涉及到二体轨道方程等理论,较大的地震与引潮力绝对值分布存在相关性,一般发生在日月天顶距0°和180°附近,小地震则主要集中在日月天顶距60°和120°附近。当前对地震与引潮力的研究主要集中的两个方向上,统计潮汐周期与地震发生时间、研究断层滑动与潮汐剪应力之间的关系,并形成了月球运动周期与发震时间的统计规律。

  有研究表明,月球处于两个周期运动时可触发地震,其分别为8.85年和18.61年,通过对易震时间的统计,科学家发现在两个周期之间的叠加周期会出现更加频繁的地震,其强度和频度都明显增强,有可能增加全球发生8级以上地震的概率。这两个神秘的周期也被称为地震轮回。由于18.61地震轮回周期的存在,导致在大约10至30年间会出现一个地震活跃期和平静期,比如喜马拉雅与周边区域从1900年至今发生13次7.6级以上强震都处于活跃期内、勘察加至日本东北部地区100年间发生了22次7.7级以上地震,其中20次发生于活跃期内,浅源型地震则更容易受到这两个地震周期的影响。

  由18.61年轮回周期导致的地震深浅存在差异,比如在东南太平洋中源和深源大地震与这个周期存在明显关联,而西北太平洋地区就与这个周期并没有太明显的联系,其原因是发生地震区域是否存在俯冲带等明显易导致地震发生的构造。来自日本东北大学的研究人员统计了上个世纪70年代末到2000年间全球板块交界处地震情况,发现1923次5.5级以上地震与月球引潮力存在关联,当引潮力水平分量沿着断层滑动方向时,可进一步触发地震的发生。

  在2004年苏门答腊岛发生9.0级地震被认为受到天体引潮力的作用,后者对处于临界状态断裂带产生的附加作用是诱发地震的重要因素。天体引潮力与地震之间的关系并非一定是因果关系,在不同纬度上可存在不同的潮汐应力作用,不同断层类型也有促滑的临界状态,单一的大地震案例并不能用天体潮汐进行分析,在不考虑断层运行方向、纬度位置等条件会导致研究结果的不确定性,因此地震与日月潮汐力之间的关系需要在时间和空间中综合分析,可以肯定的是,天体潮汐力与地震的发生存在一定的相关性。

责任编辑: 房小葵
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