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天文儀器可以為地震預警

2011-09-23

      科學界對地震的成因問題有很多爭論,被人們廣泛接受的成因源于“板塊構造學說”,該學說認為地球六大板塊的相互碰撞、擠壓,是地震發生的主要原因。然而,板塊構造學說并不能解釋所有的地震現象。不少科研人員指出,我國大陸的地震高發區域,如京津唐張地區、西南地區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70年代,國際地震學界提出了一種新的地震成因理論,認為地球的地幔層分布著很多巨大的“地幔柱”,柱子里流動著很多高溫高壓的物質,這些地下物質如果朝地表方向涌動,到達地殼層時就可能引發地震。一些地震學家認為,我國內陸地震的主要成因,很可能就是這類地下物質造成的。根據這一科學假說李正心告訴記者,地下物質的測量可以借助天文學儀器。這是怎么回事呢?原來,當大量地下物質向地表方向涌動時,地殼附近的物質質量就會增大,地面重力場也就隨之增大。而重力測量,正是天文學儀器“CCD天頂筒”的一項本領。將這種長1—1.5米、20厘米口徑的光學測量儀器對準天空,它會接收星星發出的光線,測算出所在區域的地面鉛垂線方向,即重力方向。當地下物質涌上來時,該區域的重力方向會因重力場變大而發生偏斜,CCD天頂筒便能據此測算出地下物質距地表的深度。
      從1987年到1998年的12年間,建立在京津唐張地區的重力網做了46期觀測。利用這些觀測結果,李正心等人發現,震級在4.0級以上的歷次地震發生前后,都存在著地下物質明顯的升降活動——在地震發生前的一段時間里,重力網都觀測到了有大量地下物質向上涌動,而在地震發生后,地下物質總會向下回落。發生4.0級以上地震時,各地的地下物質深度是不同的,北京市區的地下物質深度通常為17公里,北京懷柔的地下物質深度為4公里,而唐山的地下物質深度為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。“有了這些數據,我們就可以劃定這些地方的‘地震預警線’。”李正心說。比如,當唐山市的地下物質深度為30公里時,觀測網會顯示“平安無事”;當地下物質的深度在不斷減小,并接近17公里時,觀測網就會發出預警,提醒有關部門未來一段時間內很可能發生地震,為防震減災工作贏得充足的時間。
      研究發現,北京懷柔地下物質的質量與地震震級顯著相關,因此觀測網可以通過測量地下物質的質量,估算出將要發生的地震震級。正因為京津唐張地區的地震與地下物質升降狀況的“驚人吻合”,李正心認為,利用CCD天頂筒和重力網,可以為我國內陸地震做出有效的預警。為此他建議在我國華北、西南等地震多發地區布設大規模的“天文—重力觀測網”,每20—30公里設一個觀測點,并設若干個流動觀測點,每兩三個月測量一次地下物質的變化情況,從而為我國地震的中期預報提供有價值的信息。

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