專家檔案
楊學(xué)祥,吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授。主要從事地球動(dòng)力學(xué)研究,發(fā)表文章近百篇,出版專著《地球差異旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)》一部。主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 “地球各圈層能量交換過程與全球變化的關(guān)系”。 2004年被聘為中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)天災(zāi)預(yù)測(cè)專業(yè)委員會(huì)委員。 2009年10 月發(fā)表文章《2009年發(fā)生冷冬的四大原因》。
2010年僅前3個(gè)月,地球便遭遇了一連串的強(qiáng)烈地震:1月12日海地7.3級(jí)地震,2月27日智利8.8級(jí)地震,2月27日琉球群島 7.2級(jí)地震,3月4日高雄6.7級(jí)地震,3月13日印尼6.2級(jí)地震……地震給人類造成巨大的悲劇,也再次成為人們關(guān)注的領(lǐng)域,地球已經(jīng)被調(diào)成“震動(dòng)狀態(tài)”了嗎?是什么引發(fā)了地球的大震動(dòng)?未來幾年還會(huì)有大地震嗎?面對(duì)這樣的疑問,我們走近專家,聽聽他的解析……
地震
“力”的作用,“動(dòng)”的結(jié)果
遼寧日?qǐng)?bào):最近地震頻發(fā),請(qǐng)您從科學(xué)的角度為我們解析有關(guān)地震的知識(shí),比如過程,趨勢(shì)。
楊學(xué)祥:好的。地震多發(fā)生在各大板塊的結(jié)合處,板塊學(xué)說很好地解釋了地震發(fā)生時(shí)的地質(zhì)構(gòu)造變化,但變化的動(dòng)力是什么?如果把“板塊為什么會(huì)相互作用”這個(gè)問題解決了,那么我們也就能清楚地認(rèn)識(shí)地震了。但是,上世紀(jì)60年代“板塊學(xué)說”被提出時(shí),并沒有很好的關(guān)于動(dòng)力源的解釋,多年來,科學(xué)家一直在探討、分析、補(bǔ)充這個(gè)問題。現(xiàn)在總的來看,其動(dòng)力還是要?dú)w結(jié)到一個(gè)字——“力”。有了“力”,地殼才能動(dòng),地震的發(fā)生是地殼“動(dòng)”的一種形式和結(jié)果。
遼寧日?qǐng)?bào):“力”從何來,是什么力?
楊學(xué)祥:主要是地球的自轉(zhuǎn)。在自轉(zhuǎn)過程中,地球各圈層角速度不同,這種差異旋轉(zhuǎn)形成的動(dòng)能又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽e累在地核與地幔的邊界,造成熱膨脹,熱膨脹使地核、地幔邊界的熱物質(zhì)涌動(dòng),往地表上升,稱為熱幔柱,在地殼薄弱的地方噴涌而出,就形成了眾所周知的火山爆發(fā),由此也帶動(dòng)了地殼圈層不同區(qū)域的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。同時(shí),火山噴發(fā)的強(qiáng)弱變化影響了地球表面大氣溫度等的變化,就是氣候變化。另外還有一種“力”,是外部的,大家可能會(huì)想到,那就是地球與天體之間的引力。不要小瞧這個(gè) “力”,很強(qiáng)大。大量研究表明,地震活動(dòng)和天文因素之間確實(shí)存在著某種關(guān)系,某些天文因子影響地震的孕育過程,或觸發(fā)地震的發(fā)生。比如,潮汐可以為地震提供足夠的能源。
地震研究
不可忽視天文和大氣因素
遼寧日?qǐng)?bào):您是說“潮汐”與地震還有很大的關(guān)系?
楊學(xué)祥:以近20年世界上影響大的16次大地震為例,其中發(fā)生在上、下弦前后兩天內(nèi)的大地震為5次,而發(fā)生在農(nóng)歷初一和十五前后各兩天的大地震卻有8次之多;發(fā)生在其他時(shí)間的大地震也有3次,包括1999年我國(guó)臺(tái)灣“9·21”大地震(發(fā)生在農(nóng)歷十二)。 16次大地震有13次與潮汐的極值有關(guān),1976年的唐山地震和2004年印尼地震也都發(fā)生在日月大潮附近。上、下弦前后或滿月前后,江、海潮汐都比較強(qiáng)烈,這恰恰說明地震與潮汐變化有關(guān),強(qiáng)潮汐對(duì)地震火山的激發(fā)作用,這個(gè)激發(fā)作用在厄爾尼諾和拉尼娜盛期和交界處更加明顯。
遼寧日?qǐng)?bào):您的天文與潮汐對(duì)地震影響的論斷在科學(xué)界是否已經(jīng)有了共識(shí)?
楊學(xué)祥:天文因素與地震災(zāi)害關(guān)系研究已經(jīng)開展多年,早在上世紀(jì)70年代,我國(guó)就有利用地震資料和天文周期分析的方法開展中期地震預(yù)報(bào)的研究課題,目前我國(guó)還有專門的天文氣象與地震專業(yè)委員會(huì)。日本防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所在今年2月的一份報(bào)告中就指出,太陽(yáng)、月球和地球處在一條直線上時(shí),月球和太陽(yáng)的引潮力會(huì)形成合力,引發(fā)大潮,而大潮能夠?qū)μ窖蟮貐^(qū)的地殼產(chǎn)生巨大壓力,部分堅(jiān)固性稍差的地殼會(huì)出現(xiàn)裂縫。記得3月初,中國(guó)工程院院士、中國(guó)地震局地球物理所研究員許紹燮在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》采訪時(shí)說,長(zhǎng)期以來,地震學(xué)家預(yù)測(cè),絕大部分人只關(guān)心地球內(nèi)部,結(jié)果是獲得的有效信息僅僅只有30%,還有 70%的信息可能在哪里?他指出,歷史資料顯示,地震活動(dòng)與太陽(yáng)活動(dòng)的百年、四季和晝夜相關(guān)聯(lián)。
遼寧日?qǐng)?bào):那么,地球自轉(zhuǎn)也好,天體引力引發(fā)的潮汐也好,哪個(gè)作用更大?如何分析出每次地震,特別是大地震是自轉(zhuǎn)或天體引力觸發(fā)了地球的哪根“神經(jīng)”而引起的?
楊學(xué)祥:地球的自轉(zhuǎn)速度其實(shí)一直處于變化之中。 1955年以后,有研究人員用探測(cè)儀器發(fā)現(xiàn),地球自轉(zhuǎn)加速度大約每四年就有一次突然變化。盡管突然變化的原因沒人能說清楚,但根據(jù)華盛頓和里士?jī)傻販y(cè)得的地球轉(zhuǎn)速季度平均值的變化,其轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別在1957年、1961年和1965年。而這 三年前后,分別發(fā)生了1957年3月 9日阿拉斯加9.1級(jí)地震、1960年的智利9.5級(jí)超大地震和1964年的阿拉斯加9.2級(jí)大地震。更令人驚訝的是,月亮近地潮和太陽(yáng)近地潮與地球自轉(zhuǎn)速度的變化周期也有對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外,這些變化還共同影響了地球陸、海、氣中的能量相互作用和物質(zhì)相互交換,即大氣狀況,就是我們說的氣候變化,對(duì)地震的發(fā)生產(chǎn)生了直接的作用。
遼寧日?qǐng)?bào):大氣?地殼?難道大氣能壓迫地殼產(chǎn)生地震?
楊學(xué)祥:這里有個(gè)中介,就是覆蓋地球表面更大面積的海水。而這個(gè)大氣主要是指太平洋上的高壓高空氣壓流。潮汐、地球自轉(zhuǎn)、高空氣壓流等就像壓蹺蹺板一樣把地球板塊壓來壓去,引起板塊摩擦和板塊相互作用。高空氣壓流、地球的自轉(zhuǎn)等會(huì)使得海水溫度和運(yùn)動(dòng)發(fā)生劇變——水溫的變化會(huì)產(chǎn)生巨大的水流,外加月球的引力使流動(dòng)更加劇烈,當(dāng)某地域洋殼由于海水增加、壓力加大而下降,會(huì)壓迫洋殼下軟流物質(zhì)向大陸運(yùn)動(dòng),使大陸邊緣上升;反之,當(dāng)某地洋殼由于海水減少而上升時(shí),大陸下軟流物質(zhì)向洋殼運(yùn)動(dòng),使陸緣下降。整個(gè)地球板塊就像玩蹺蹺板一樣,這種現(xiàn)象直接導(dǎo)致地震頻發(fā),并使地震帶集中在海陸交界的地區(qū)。
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