毛松林 蔡欣欣 江敏

摘 ?要：該文綜合分析了斷裂構(gòu)造在地表的展布形態(tài)和在剖面上斷面的產(chǎn)狀、斷層帶內(nèi)充填物、地震震源機(jī)制解、地下核爆炸地表破壞效應(yīng)等基礎(chǔ)上，提出了“斷面凸破”地震成因物理模型假說(shuō)?；跀嗝嫱蛊颇Ｐ停忉屃税l(fā)生在板塊內(nèi)部和板塊俯沖帶上大小地震的破裂特征，以及地震的孕育和發(fā)生過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的眾多效應(yīng)或現(xiàn)象。同時(shí)提出了需進(jìn)一步驗(yàn)證此模型的研究課題。

關(guān)鍵詞：斷面凸破 ?地震機(jī)理 ?物理模型

中圖分類號(hào)：TU457 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）11（a）-0001-03

地震成因理論在防震減災(zāi)各個(gè)方面均具有基礎(chǔ)性、指導(dǎo)性地位。地震成因理論或假說(shuō)眾多，而地震形成機(jī)理的物理模型鮮有介紹。我們結(jié)合斷裂構(gòu)造特征、震源機(jī)制解以及地下核爆炸地表破壞效應(yīng)等相關(guān)研究成果，提出并建立地震形成機(jī)理物理模型—斷面凸破地震成因物理模型，以期給出一個(gè)清晰的地震成因物理圖像。

1 ?斷面凸破地震成因物理模型

斷面凸破的“斷面”指的是斷層面，“凸”指的是由于斷層面的不平整隨之造成斷面上巖石的相對(duì)凸體，稱“斷面凸體”，“破”指的是斷面凸體受到斷層兩側(cè)應(yīng)力集中碾壓（壓剪作用），產(chǎn)生破裂，隨即產(chǎn)生地震。換句話說(shuō)，斷面凸破是指斷層面上存在的巖石凸體，受斷層應(yīng)力作用產(chǎn)生破裂，引起地震，這就是斷面凸破模型對(duì)地震發(fā)生機(jī)理的一般描述。斷面凸體與其斷層的形成同步產(chǎn)生，斷層形成后，斷面凸體便存在于斷層的各個(gè)部位，位于兩個(gè)斷層面上的凸體和凹區(qū)，首尾相連，無(wú)論按斷層傾向還是斷層走向，凸體貫穿于斷層始末，如圖1初始階段示意圖所示。斷面凸體為什么會(huì)在斷層兩盤相對(duì)擠壓剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生破裂，隨之引起地震呢？首先，這是由于斷面凸體阻礙了斷層的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其前端成為應(yīng)力集中點(diǎn);其次，斷面凸體存在于斷層面上，相對(duì)斷層兩盤巨大巖體而言，體積較小，因此，基于以上兩個(gè)因素，斷面凸體的破裂是必然的，如圖2斷層蠕動(dòng)階段示意圖、圖3地應(yīng)力集中階段示意圖、圖4地震雛形階段示意圖所示。斷面凸體相對(duì)較小，斷面凸破產(chǎn)生的地震就小，相反，斷面凸體越大，斷面凸破產(chǎn)生的地震就越大，如圖5地震階段示意圖所示。斷面凸體截彎取直破裂，并從斷層面上分離出形似透鏡體狀的巖體，巖體進(jìn)一步受力再破裂稱為余震，如圖6余震階段示意圖所示。

從上述斷面凸破原理分析可知，斷面凸破本質(zhì)是，在地應(yīng)力作用下不平直斷層的截彎取直破裂（產(chǎn)生地震），因此，地震是斷層演化過(guò)程中的產(chǎn)物。板塊構(gòu)造理論及其地殼運(yùn)動(dòng)為地震成因提供了動(dòng)力源，斷面凸破地震成因物理模型的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是對(duì)發(fā)震斷層本質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)。斷面凸破模型認(rèn)為，斷層面不平直表現(xiàn)出斷層兩個(gè)面互為凸凹體，其中凸體稱斷面凸體，是斷層盤巖體的一部分，巖性及其力學(xué)性質(zhì)相同。且斷面凸體收尾相連，貫穿于斷層始末。二是對(duì)震源點(diǎn)位置的認(rèn)識(shí)。斷面凸破認(rèn)為斷面凸體在斷層兩盤壓剪應(yīng)力作用下，凸體前端受力最大，應(yīng)力集中最易破裂（產(chǎn)生地震），即地震起初破裂點(diǎn)——震源位于斷面凸體邊緣受力最大點(diǎn)。三是地震破裂過(guò)程的認(rèn)識(shí)。斷面凸破模型認(rèn)為，斷面凸體的破裂產(chǎn)生地震，凸體的截彎取直破裂過(guò)程，即一次主震的連續(xù)完整序列，凸體受力以截彎取直形式破裂同時(shí)被推移，即造成了地震滑移，而此時(shí)孕震斷裂則幾乎不運(yùn)動(dòng)，震后調(diào)查孕震斷裂的活動(dòng)遺跡，應(yīng)為地震波引起的同震效應(yīng)。四是對(duì)余震及其產(chǎn)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)。斷面凸破模型認(rèn)為，余震是由斷面凸體破裂并從斷層面上分離出來(lái)的形似透鏡體狀的巖體，受應(yīng)力作用進(jìn)一步被壓剪破裂引起的地震——這時(shí)稱余震。余震的空間分布限定在形似透鏡體的巖體內(nèi)。

2 ?斷面凸破模型詮釋地震的孕育和發(fā)生及其部分地震效應(yīng)

2.1 震后斷層活動(dòng)遺跡

由斷面凸體破裂并滑動(dòng)形成的地震斷層，位于地下震源附近，也可能延伸到地表，其明顯的特征是斷層是新產(chǎn)生的，兩盤留有斷層擦痕。而震后地表暴露出來(lái)的發(fā)震斷層和其他斷層的錯(cuò)動(dòng)或張開(kāi)，是由地震斷層破裂到地表或地震波傳播過(guò)程中遇到斷層不連續(xù)面，造成斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)在地表留下的活動(dòng)痕跡，應(yīng)劃歸為地震效應(yīng)的一種類型，與地下核爆炸引起的地表斷層活動(dòng)類似。

2.2 余震

凸體以截彎取直形式破裂，被剝離下來(lái)的凸體常常呈透鏡體狀（地表出露的斷層破碎帶中常見(jiàn)到斷層透鏡體），暫且稱為“地震透鏡體”。主震過(guò)后，斷層兩盤繼續(xù)對(duì)地震透鏡體碾壓，產(chǎn)生相對(duì)主震震級(jí)較小的、在時(shí)間上晚于主震的地震，稱余震，并具有以下特征：（1）與主震產(chǎn)生的機(jī)理相同;（2）余震與主地震破裂面存在一定的夾角;（3）余震被限定在地震透鏡體范圍內(nèi)。

2.3 板塊俯沖帶地震

大洋中脊深處不斷上涌的巖漿形成海底火山，正是洋殼上的巖石凸體，與斷面凸體的結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)一個(gè)或一排海底山脈被推移到俯沖帶的接觸面時(shí)，大陸板塊只有將這些大小凸體“推倒”了，洋殼才能繼續(xù)俯沖下去，海底山脈被推倒破裂的過(guò)程就是地震過(guò)程（見(jiàn)圖7），由于海底山脈受到大陸板塊的阻擋，倒過(guò)來(lái)看就是大陸板塊推擠海底山脈，這種條件下海底山脈的破裂屬于張剪性質(zhì)，這就為張剪性斷裂的震源機(jī)制解找到了依據(jù)（見(jiàn)圖8）;環(huán)太平洋地震帶是否進(jìn)入到活躍期，決定因素有兩個(gè)：一是剛剛進(jìn)入俯沖帶的海底山脈是否密集;二是海底擴(kuò)張速度是否加快了。

3 ?結(jié)語(yǔ)

斷面凸破地震成因物理模型，對(duì)于地震成因、地震孕育和發(fā)生過(guò)程中各種現(xiàn)象及其之間的聯(lián)系具有較合理地解釋，但目前還處于資料的分析和假說(shuō)階段，有必要進(jìn)一步開(kāi)展不同材料不同尺寸的實(shí)驗(yàn)研究、建模并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、地震遺跡現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及監(jiān)測(cè)分析地震的完整過(guò)程等四項(xiàng)研究工作，完善和驗(yàn)證該理論。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅征祥，劉桂萍，邵志鋼，等.板塊構(gòu)造和地震活動(dòng)性[M].北京：地震出版社，2009：111-133.

[2] 徐世芳，李博主.地震學(xué)辭典[M].北京：地震出版社，2000：302.

[3] 劉博研，史保平.Ms8.1昆侖山口西地震和Ms8.0汶川地震余震序列的時(shí)空分布特征和持續(xù)時(shí)間的對(duì)比[J].地球物理學(xué)報(bào)，2012，55（6）：1942-1951.

[4] 閆偉，彭漢書(shū).靜∕慢地震研究現(xiàn)狀及意義[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2011，31（S1）：51-56.