2012年5月28日上午，河北省唐山市市轄區(qū)、灤縣交界處發(fā)生了4.8級(jí)地震，距離震中180千米的北京亦震感明顯。中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部主任劉杰表示，這屬于1976年唐山大地震的余震。一些地震專家隨后對(duì)這一說法表示了支持。但這一違反直覺的解釋卻讓許多網(wǎng)民感到不解。

對(duì)于這次不大不小的地震，專家之間存在著明顯的分歧。有人判斷它是1976年唐山大地震的余震，有人將它與2011年的日本大地震聯(lián)系起來，還有人認(rèn)為這是“老兇手重新作案”，是局部斷裂的重新激活。

這一不大不小的地震究竟意味著什么？它與36年前那次慘絕人寰的唐山大地震有著怎樣的聯(lián)系呢？這個(gè)問題不僅令民眾感到疑惑，就是在專家之間也存在著明顯的分歧。有人判斷這次地震是1976年唐山大地震的余震，有人認(rèn)為這是局部斷裂的重新激活，還有人將其與2011年的日本大地震聯(lián)系起來。

日本大地震牽動(dòng)中國(guó)

中國(guó)地震局地質(zhì)研究所馬瑾院士對(duì)此次“余震”也頗感好奇，她在地震發(fā)生后畫了幾張圖，分別顯示出唐山、海城和邢臺(tái)老震區(qū)的震級(jí)-時(shí)間序列。從圖上可以看出，三地的余震呈現(xiàn)逐漸變小變少的趨勢(shì)。

“地殼上有很多斷層，其中一些被定為活斷層，也就是說這些斷層經(jīng)過年齡測(cè)定，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谧罱鼛兹f年以來還活動(dòng)過。在這些斷層中一些斷層在我們的記憶中發(fā)生過強(qiáng)震，特別是近100年來發(fā)生過強(qiáng)震的地方，我們稱之為老震區(qū)，例如唐山、海城、邢臺(tái)都是在近50年內(nèi)發(fā)生過強(qiáng)烈地震的地方。如果說斷層和活斷層是地殼上的傷疤，這些老震區(qū)就是地殼上的新傷口。”馬瑾對(duì)南方周末記者表示。

“如果不被觸動(dòng)，傷口會(huì)逐漸愈合，慢慢長(zhǎng)好。那里的余震也會(huì)逐漸變小，變少。唐山震區(qū)、海城震區(qū)以及邢臺(tái)震區(qū)的地震震級(jí)愈來愈小，地震次數(shù)也逐漸變少。從這個(gè)意義上，說這次地震是唐山的余震也未嘗不可。”馬瑾說。

但是，她認(rèn)為這次地震并不是孤立的，而可能與2011年3月發(fā)生的東日本大地震存在關(guān)聯(lián)。早在東日本大地震發(fā)生時(shí)，中國(guó)地震局就監(jiān)測(cè)到了中國(guó)東北黑龍江地區(qū)的斷層變形和應(yīng)力調(diào)整。2012年2月2日，海城老震區(qū)遼寧蓋州發(fā)生了4.5級(jí)地震，這表明應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整逐步擴(kuò)大到了遼寧。進(jìn)而，2012年5月28日，唐山又發(fā)生4.8級(jí)地震，“初步認(rèn)為，這是應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)一步調(diào)整的結(jié)果，需要進(jìn)一步的深入研究。”

在馬瑾看來，日本地震的發(fā)生，牽動(dòng)中國(guó)東部一些老震區(qū)依次發(fā)生應(yīng)力調(diào)整，余震起伏。正如前面所述，老震區(qū)是地殼的破損部位，在外部應(yīng)力調(diào)整中最容易錯(cuò)動(dòng)，釋放能量。

假如一些構(gòu)造部位在應(yīng)力調(diào)整中應(yīng)力增強(qiáng)而沒有及時(shí)釋放，就可能孕育更大的地震。“因此這些余震起伏說明區(qū)域應(yīng)力水平有所提高，但是發(fā)生強(qiáng)震的條件還沒有達(dá)到。”她說。

余震可以持續(xù)很久

余震可以持續(xù)36年嗎？在一些地震學(xué)家看來，這是有可能的。不但可以持續(xù)36年，甚至可以持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，譬如數(shù)百年。

這一觀點(diǎn)看似違反直覺，令人難以置信，卻不是沒有理論依據(jù)的。

“根據(jù)我們?cè)谡撐闹械姆治觯梢哉f唐山的余震會(huì)持續(xù)數(shù)百年。”美國(guó)西北大學(xué)地球與行星科學(xué)系教授塞斯·斯坦恩(Seth Stein)對(duì)南方周末記者說，“雖然乍看之下令人驚訝，但值得注意的是，美國(guó)在1950年代發(fā)生的地震直到今天還有余震。”

斯坦恩與同事2009年在著名的《自然》雜志上發(fā)表了一篇論文。該論文認(rèn)為，近年來在密蘇里州新馬德里發(fā)生的多數(shù)小地震只是1811年底至1812年2月之間3次大地震的余震。

這意味著，對(duì)于一些大地震，余震持續(xù)的時(shí)間比通常認(rèn)為的可能要長(zhǎng)許多。

斯坦恩的論文發(fā)表后，受到了國(guó)際地震學(xué)界的重視。在唐山發(fā)生4.8級(jí)地震后，這篇論文也被中國(guó)科學(xué)家屢屢提及。例如中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部副主任蔣海昆就提到，這篇文章說明發(fā)生在板塊邊界上的地震，其余震衰減比較快，而發(fā)生在板塊內(nèi)部的地震衰減比較慢，可能持續(xù)數(shù)百年。

“我們研究結(jié)果的重要之處在于告訴人們，地震持續(xù)發(fā)生并不值得驚訝——它們很可能是余震，它們的震級(jí)也會(huì)低于主震1級(jí)以上。”斯坦恩解釋說，就唐山地震來說，這意味著余震不會(huì)高于6.6級(jí)。“這些余震很可能并不代表大地震快來了。”

“話雖這么說，依我們對(duì)地震物理的了解程度，我們?nèi)匀粺o法肯定地說另一個(gè)7級(jí)地震不會(huì)發(fā)生，但我們可以說，與余震持續(xù)的可能性相比，這種可能性要小得多。”斯坦恩繼續(xù)說。

“以往在分析地震災(zāi)害的評(píng)估中，認(rèn)為地震活動(dòng)性高的地方地震災(zāi)害高。斯坦恩等人在他們的文章中強(qiáng)調(diào)了應(yīng)該區(qū)別哪些是以往強(qiáng)震的余震，哪些是新產(chǎn)生的地震。我認(rèn)為他們強(qiáng)調(diào)的這一點(diǎn)十分重要。”馬瑾院士評(píng)論說。

“原有的評(píng)估方法高估了前者的危險(xiǎn)性，低估了小震不多、可能積累了較大應(yīng)力的地區(qū)。”馬瑾指出。

馬瑾認(rèn)為，老震區(qū)的地震活動(dòng)是識(shí)別區(qū)域應(yīng)力起伏的窗口。“一般構(gòu)造部位的應(yīng)力變化不以地震形式表現(xiàn)，而利用老震區(qū)的地震窗口，我們可以方便地看到區(qū)域應(yīng)力的起伏。”她說。

斷層的重新活動(dòng)

加拿大蒙特利爾工學(xué)院地質(zhì)學(xué)教授嵇少丞注意到，對(duì)于唐山4.8級(jí)地震是否為余震，即便是同一個(gè)單位的專家，看法也是截然不同的：中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心的蔣海昆說，這次唐山地震就是1976年唐山大地震的余震，希望市民不必恐慌。同為該中心研究員的孫士鋐則表示，將相隔36年之久的兩次地震聯(lián)系起來，把后者稱為前者的余震是不妥當(dāng)?shù)摹?/p>

嵇少丞本人傾向于認(rèn)為，這是“老兇手重新作案”，“那條造成1976年唐山地震的斷裂在其東北方向重新活動(dòng)”。

目前，科學(xué)家在辨別一次地震是否為以前某次地震的余震時(shí)，常用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的Omori公式，來判斷目前地震頻度是否恢復(fù)到主震之前相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)段的正常水平。這種“正常水平”被稱為“背景頻度”。

“在世界上主要板塊的邊界，經(jīng)常發(fā)生地震，地震復(fù)發(fā)周期短，前后兩次地震之間的背景頻度較高，容易估算出來，代進(jìn)Omori經(jīng)驗(yàn)公式后得出的余震的持續(xù)時(shí)間一般不到10年。但是，這樣的方法硬搬到成分復(fù)雜、歷史復(fù)雜、構(gòu)造復(fù)雜、地?zé)峤Y(jié)構(gòu)各異的大陸就有問題了。”嵇少丞在最新的一篇博客中寫道。而唐山正是位于大陸區(qū)的華北平原地震帶上。

斯坦恩等人所給出的經(jīng)驗(yàn)公式顯示，余震的持續(xù)時(shí)間和斷裂帶的滑移速率成反比。“他們認(rèn)為，唐山斷裂帶的位移速率是每年2毫米，那么余震的持續(xù)時(shí)間就是157年，主震過去才36年，離余震結(jié)束的157年還早著呢。”嵇少丞歸納說。

但他認(rèn)為這種計(jì)算并不可靠。人們用GPS測(cè)量滑移速率，但是，這種結(jié)果“一不能代表地下十幾公里震源深度的巖石的位移速率……二不能代表地震復(fù)發(fā)周期內(nèi)平均的位移速率”。嵇少丞指出在這方面是有慘痛教訓(xùn)的。汶川地震之前，有人依據(jù)GPS數(shù)據(jù)說橫跨龍門位移速率小于每年1-2毫米，因此不可能發(fā)生地震，從而把龍門山從四川地震防范重點(diǎn)的名單上剔除。

嵇少丞從地震地質(zhì)學(xué)的角度指出，“一個(gè)地區(qū)余震的持續(xù)時(shí)間取決于主震后斷裂帶巖石力學(xué)性質(zhì)的恢復(fù)”，“唐山地震的震源深度為16公里，在這么大深度上，壓力高達(dá)400多MPa，主震瞬間在巖石中形成的破裂空隙是無法持久的，很快就會(huì)被假熔巖、壓溶-沉淀礦物膠結(jié)，巖石剪切強(qiáng)度和滲透率用不了幾年就會(huì)基本恢復(fù)。但是，近地表幾公里的淺部地殼，斷裂帶巖石的強(qiáng)度和滲透率恢復(fù)一般較慢”。他認(rèn)為，從地質(zhì)角度講，那些震源深度十幾公里的地震不可能是三十多年前地震的余震，而是斷裂的局部活化，即重新活動(dòng)。

“無論從理論上，還是實(shí)際效果上，都沒有必要把相隔36年之久的兩次地震聯(lián)系起來。”嵇少丞堅(jiān)持這種觀點(diǎn)。他同時(shí)指出，這并不一定表示在不久的將來會(huì)發(fā)生強(qiáng)震。

也有人認(rèn)為“36年對(duì)于人類來說時(shí)間很長(zhǎng)，但是對(duì)于自然界和地球自身的發(fā)展進(jìn)程來說，只不過是一瞬間”。