汪清2级深震——源于地球深部的跳动
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向地球深部进军文、图/董树文周琦陈宣华向地球深部获取资源能源,立足深部解决我国资源能源问题,事关国家安全,也是适应世界地质科学与资源勘查重心向中国和亚洲转移的国际新格局需求的需 要。
我国深地专项广泛汲取了许多其他国家和国际地球物理探测计划的经验,应 用了大尺度、多学科、系统性的岩石圈深部探测最先进的技术,代表着未来地球 物理探测的发展方向。
“深部探测”,已成为地球科学发展的最后前沿之一。
特写 III F K A T I'H E揭开深地奧秘“上天、入地、下海”是人类探索自然、认识自然和利用自然的三大壮 举,关乎人类生存、地球管理与自然资源的可持续发展。
空间、海洋和地球 深部,是人类远远没有进行有效开发利用的巨大资源宝库,是关系可持续发 展的重要领域。
然而,在人类不断向太空探索,积极实施一轮又一轮的太空 计划之时,我国的地球科学家们不得不面对这样的现实:我们对人类赖以生 存的地球内部了解甚少,对地球的直接钻探深度只有12千米,这仅仅是地球 的表皮。
可谓“上天”不易,“入地”更难。
地球是人类居住的唯一场所,为人类提供了生命必需的粮食、水,生活的必需能源,以及矿产资源;但同时也常给人类带来诸如火山、地震、海啸 等灾难。
通过地壳深部探测,了解地下的物质、结构和动力学过程,不仅是 人类探求自然奥秘的追求,更是人类汲取资源、保障自身安全的基本需要。
过去10年,国际地球科学的一个重要进展就是认识到了地球深部(简称 “深地”)动力学过程与地表-近地表地质过程之间紧密关系的重要性。
越来 越多的证据表明,人类在地球表层看到的现象,其根源在“深部”。
缺乏对 “深部”的认知,整个地球系统就无法理解。
越是大范围、长尺度的地表现 象,越是如此。
深部物质与能量交换的地球动力学过程,导致地球表面出现 地貌变化、剥蚀和沉积,引发地震、滑坡等自然灾害。
弄清楚化石能源或地 热等自然资源的分布,是理解成山、成盆、成岩、成矿和成灾等过程成因的 核心。
吉林汪清7.2级深源地震前后延边地震台前兆异常的探讨摘要:本文介绍了吉林省延边地震台所处的地质构造位置以及2002年6月29日吉林汪清发生7.2级深震前后,延边地震台出现的显著的地形变和地下流体前兆异常。
针对深源地震前地形变和地下流体前兆异常的基本特征。
研究了西太平洋板块俯冲应力应变的传递与演化动力学过程。
结果证明前兆异常可能与西太平洋板块俯冲有关。
关键词:西太平洋板块俯冲深源地震前兆异常延边地震台2002年6月29日01点19分在吉林省延边朝鲜族自治州汪清县(北纬43.5°,东经130.6°)发生Mb7.2级地震,深度593km。
这次地震吉林省延边市有感强烈,人站不稳感到晃动,房子晃动,沙发、电视摇动,水杯晃倒,书架、碗柜、玻璃窗有响声,有人跑向室外。
而在远离震中,偏离板块俯冲方向很远的东北南部和大华北地区震感强烈[1]。
延边台距(该次地震震中110km)地处滨太平洋构造活动带的外带,古亚洲东西向构造带与滨太平洋构造活动带的交界部位,是吉黑褶皱系延边优地槽褶皱带、延边复向斜的北东部中生代陆相火山断陷盆地,以东西为主的断裂构造控制着面积约8400km2火山断陷盆地的展布,区内中生代以来不同方向的断裂发育,火山活动强烈,岩浆侵入频繁。
一些学者对该区的深源地震都曾进行了一定程度的研究,如张兴科等[2]研究了吉林汪清深震前东北地区应变的变化特征;牛安福等[3]研究了汪清7.2级深震前东北形变场分布;一些学者对西太平洋板块俯冲运动与东北深震对东北浅震的影响也进行了研究。
在对西太平洋板块俯冲和深震的发生是否有前兆及有什么样的前兆方面,我们研究了吉林汪清7.2级深震前延边台数字化形变仪器的震前异常变化,使得对深震研究又扩展了视野。
本文在前人研究工作的基础上,进一步探讨了西太平洋板块俯冲及2002年吉林汪清7.2级深震与其相关前兆特征。
1 汪清7.2级深震前延边台形变前兆异常2002年6月29日汪清7.2级深震前,延边台定点形变各测项出现了具有前兆意义的同步异常变化。
郯庐断裂带郯庐断裂带郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带,在我国境内延伸2400多公里,切穿中国东部不同大地构造单元,规模宏伟,结构复杂。
是地壳断块差异运动的接合带,是地球物理场平常带和深源岩浆活动带。
它形成于中元古代。
经历了多期构造。
它不仅是一条“长寿”的以剪切运动为主的深断裂带,而且是一条近期仍继承着新构造运动方式,以左旋逆推为主的活断裂带,同时也是一条具有明显分段、活动程度不等的地震活动带。
至上世纪六十年代以前,许多研究者带着不同任务和目的,局限于对断裂带的某些地段进行考察和勘探。
结果在不同地段断裂带命名了一些地方性的名称,诸如在黑龙江吉林省境内称为依兰——伊通深断裂,在辽宁省称为开源——营口——潍坊深断裂(又称辽东滨海断裂),在苏皖境内名为安江山断裂(或称皖苏鲁断裂),以及1959年命名的郯城——庐江深断裂(狭义)等名称繁多。
实际上,目前普遍引用的郯断裂(广义),就是上述各地段断裂带串联起来的总称。
自古至今,郯庐断裂带及其附近两侧,大大小小的地震活动从未间断过,说明它是处于活动状态的断裂,是一条地震活动带。
三百多年前,即1668年7月28日,山东郯城发生8.5级大地震,波及大半个中国,是我国东部千年罕遇的一次特大地震事件。
三百多年后的1969年7月15日,渤海中部再次发生7.4级地震,紧接着,1975年2月24日,又在辽宁海城发生7.3级地震。
引人注目的是,这三次大地震以及公元前70年6月1日,山东诸城一带的7.3级地震和1957年10月6日渤海中部的7.5级地震,它们的震中位置都无一例外地落在郯庐断裂带上或其附近。
就小地震而言,该带及其附近,亦时有发生。
这就提示了郯庐断裂带是一条现今仍在继续活动的活动断裂,这些大大小小的地震活动,是郯庐断裂带一次次间歇性活动的结果。
据统计研究,自公元1400年以来,以郯庐断裂为中心200公里范围内共发生M8.5级地震1次,M7.0-7.9级地震5次,M6-6.9级地震11次。
41在实现“双碳”目标方面,该公司积极推进实施GEP 生态系统生产总值核算课题研究,通过财政、自筹科研项目支撑平台运营,探索地质碳汇可测量、可报告、可核查的技术途径,助力低碳绿色转型。
同时,该公司全力打造碳中和矿山,柿树底、庙岭、吉家洼金矿分别建成国家级和省级绿色矿山,其中,柿树底金矿投资兴建尾矿砂充填系统,建成全省首座无尾矿山;庙岭金矿的光伏式发电项目每年生产清洁电量80万度,既节能低碳环保,又能起到隔热保温作用。
在地热能源勘察开发利用方面,该公司承担了洛宁盆地地热资源调查项目,打破了洛宁盆地没有地热资源的学术认知,在涧口村打出的地热井孔深2000米。
经初步化验分析,该处地热水富含锶、锂、偏硅酸、偏硼酸等有益元素,是优质的医疗康养用水,为洛宁县开发利用清洁能源奠定了坚实基础。
在服务乡村振兴方面,该公司先后向洛阳市提出“贫困山区饮水安全保障”“伊洛河盆地富硒资源调查及发展推进名特优农产品”系列地学解决方案,助力洛宁县、嵩县等地217户结对帮扶如期实现脱贫。
同时,该公司完成嵩县九皋山石场村等打井工程10眼和洛阳4000余亩富硒试验田建设,并详查硒资源底数,圈出富硒农用地29.25万亩,带动当地富硒小米、岭上硒薯等特色农业发展,改变了农业种植结构,有效增加了农民收入。
在地质灾害防治方面,该公司发挥技术支撑单位优势,开展风险隐患点排查,承担偃师区、新安县2处垃圾坝稳固工程,并协助洛阳市建成全省首个地质灾害气象风险预警系统,将预警尺度由县(区)级精确至乡(镇)级,实现精准化防汛减灾信息共享,守牢防灾减灾安全防线。
推进重大科技创新“我们依托拥有的4个科技平台,围绕勘查项目开展科研,两项成果荣获‘中国黄金协会科学技术一等奖’。
”王立峰说。
在小秦岭地区,该公司总结提出“一主二辅三一致四基本”的矿田(矿带)成矿规律,并在此基础上于2020年开展小秦岭金矿田南中矿带深部探测研究。
依托该研究成果开展的小秦岭南中矿带深部探测工程,终孔达到3491.9米深,为河南省金属勘查第一深孔,成功解决了小秦岭南部小河断裂发育情况等主要科学问题,拓展找矿空间和勘查矿种类型。
1597年10月6日“珲春—汪清深震区”M≥8地震触发的湖震和火山喷发李裕澈;时振梁;曹学锋【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2012(034)004【摘要】This paper investigates the intensity characteristics of the 6 October 1597 earthquake, the accompanied seismic seiches and volcanic eruption, and discusses the type and magnitude of the earthquake. The result suggests that the 6 October 1597 earthquake was probably a great deep-focus earthquake with M≥8 which occurred in the "Hunchun-Wangqing deep-focus seismic zone", and the earthquake produced extensive seismic seiches in eastern China with many patterns similar to that of 1775 Lisbon earthquake. The 1597 earthquake triggered a small-medium scale explosive eruption of Mt. Wangtian'e volcano at Changbai County, Jilin Province of China.%探讨了1597年10月6日(明万历二十五年八月二十六日)地震的烈度特征,地震伴随的湖震和火山喷发,以及地震类型与规模.结果表明,1597年10月6日地震为可能发生在“珲春—汪清深震区”的一次M≥8深源地震;地震在中国东部地区产生了广泛的湖震,其多种形态可与1775年葡萄牙里斯本地震产生的湖震比拟;地震触发了望天鹅火山的一次中小规模爆发式喷发,其地点在中国吉林省长白县境内.【总页数】14页(P557-570)【作者】李裕澈;时振梁;曹学锋【作者单位】中国北京100036 中国地震局;中国北京100081 中国地震局地球物理研究所;中国北京100081 中国地震局地球物理研究所【正文语种】中文【中图分类】P316【相关文献】1.汪清7.2级深震与黑龙江省及其临近地区地震活动趋势分析 [J], 张凤鸣;许晓艳;胡滨生2.1902年汪清6.6级地震与春阳-汪清-珲春NW向断裂带活动 [J], 金东淳;崔天日;金美兰3.宁波台DD-1记录汪清7.0级深源地震的波形特征及震相分析 [J], 邱永平4.地震触发的远场喷发:火山和间歇泉 [J], M. Manga;E. Brodsky;张俊伟;李永莉;毛慧玲5.作为地震和火山喷发前兆的低频发震电磁射线统计分析结果 [J], Toshi.,T;元声因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
汪清7.2级深震地下流体动态异常探析
李富;刘俊清;张晨侠;张洪艳
【期刊名称】《华北地震科学》
【年(卷),期】2003(021)003
【摘要】2002年6月29日汪清7.2级深震前,吉林省地下流体观测网部分井孔观测到一组从趋势到短期前兆异常.本文阐述这些异常出现的特征和时空演化过程.认为异常出现的时间与震中距密切相关,其空间展布具有迁移性,中期异常由外围向震中收缩,其速率很小,进入短期阶段,岩石处于失稳、临失稳状态,水位异常由震中向外围发散,速率迅速加大.同时发现了异常盲区即深震的震中区,它对预测深震中有非常实际的意义,同时对研究板块运动、地球动力学过程也有一定的参考价值.
【总页数】4页(P19-22)
【作者】李富;刘俊清;张晨侠;张洪艳
【作者单位】吉林省地震局,吉林,长春,130022;吉林省地震局,吉林,长春,130022;吉林省地震局,吉林,长春,130022;吉林省地震局,吉林,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】P315.72
【相关文献】
1.珲春7.0级深震地下流体前兆的动态特征研究 [J], 李富
2.汪清7.2级深震与黑龙江省及其临近地区地震活动趋势分析 [J], 张凤鸣;许晓艳;胡滨生
3.珲春7.0级深源地震的地下流体动态异常 [J], 许相希;安在律;姜炳植
4.1597年10月6日“珲春—汪清深震区”M≥8地震触发的湖震和火山喷发 [J], 李裕澈;时振梁;曹学锋
5.宁波台DD-1记录汪清7.0级深源地震的波形特征及震相分析 [J], 邱永平
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深震前地下流体异常特征研究
李富;李克;刘俊清
【期刊名称】《地震》
【年(卷),期】2005(025)002
【摘要】论述了1999~2002年分别发生在吉林省汪清县、珲春县的二次深源地震前, 地下流体异常的形态、时间及空间演化特征. 研究结果认为, 其异常具有阶段性、配套性及集中性, 异常分布不均一、不连续, 与震中距、井震距密切相关. 异常的时空演化具有迁移性, 中、短期阶段异常由外围向震中方向迁移、收缩; 临震阶段, 异常由震中向外围发散. 并对深、浅源地震前地下流体异常的异同及异常机制进行了讨论, 认为单井的异常曲线、频带、变化速率、重复性及多井群体异常的空间分布是相同的, 而异常变化方向、幅度、形式、宏观现象、异常阶段和多井群体异常的时间特性、时空演化是不同的. 深震前地下流体异常是等效张应力、含水层孔隙压变化、水动力学三重机制共同作用的结果.
【总页数】10页(P98-107)
【作者】李富;李克;刘俊清
【作者单位】吉林省地震局,吉林,长春,130022;吉林省地震局,吉林,长春,130022;吉林省地震局,吉林,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】P315.72
【相关文献】
1.珲春7.0级深源地震前地下流体加卸载响应比群体异常的变化特征 [J], 李富;焦伟;王小坤;张兴科
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3.夏河5.7级地震前青海地下流体台网异常特征研究 [J], 李滔;马建新;丁宁霞;苏宁
4.夏河
5.7级地震前青海地下流体
台网异常特征研究 [J], 李滔;马建新;丁宁霞;苏宁
5.地震前地下流体异常特征研究 [J], 宋田;马永
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吉林汪清7.2级深震前东北地区形变场分布特征
牛安福;张兴科;张晶;高福旺;吉平
【期刊名称】《地震》
【年(卷),期】2004(024)001
【摘要】2002年6月29日在吉林汪清(43.5°N, 130.6°E)发生Mb7.2地震, 深度593 km.该次地震是2001年11月14日昆仑山口西地震后, 我国大陆发生的一次重要地震事件.该稿首先讨论了深震区与昆仑山地震带强地震活动之间的关系, 并对该地区观测的倾斜和短水准近几年的变化进行了研究, 给出了与地震相关的形变场异常场特征: ①震前2~3年开始出现较大幅度的倾斜异常阶跃; ②东北地区地倾斜存在远离震源的特征迁移; ③华北地区短水准出现特征波形异常, 并沿痰庐地震带迁移.
【总页数】6页(P76-81)
【作者】牛安福;张兴科;张晶;高福旺;吉平
【作者单位】中国地震局分析预报中心,北京,100036;吉林省地震局分析预报中心,吉林,长春,130022;中国地震局分析预报中心,北京,100036;中国地震局分析预报中心,北京,100036;中国地震局分析预报中心,北京,100036
【正文语种】中文
【中图分类】P315.72
【相关文献】
1.吉林省汪清两次深源地震的研究 [J], 吕政
2.1999年吉林汪清Ms7.0深源地震速报的探讨 [J], 汪碧澜
3.吉林汪清深源地震前榆树地震台地电阻率异常分析 [J], 史红军;赵卫星;庞晶源
4.2002年6月29日吉林汪清县发生7.2级深源地震 [J], 董泰
5.吉林汪清7.2级深源地震前后延边地震台前兆异常的探讨 [J], 蔡宏霄;陈琳荣因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
宁波台DD-1记录汪清7.0级深源地震的波形特征及震相分
析
邱永平
【期刊名称】《地震地磁观测与研究》
【年(卷),期】2001(022)001
【摘要】@@1999年4月8日,宁波地震台DD-1短周期仪较完整地记录了发生在吉林省汪清县的7.0级深源地震。
这是该台建台20多年来首次完整地记录到的远距离深源地震。
这对于只配备微震仪的台站来说是非常难得的宝贵资料。
rn 1 台站及震例位置rn 宁波地震台位于中国东南沿海的杭州湾南岸,浙江宁波盆地北部山区与平原交界处的宁波市江北区庄桥镇灵山村(29°58′N,121°31′E),距东海海岸约16 km。
震例位于吉林省延边朝鲜族自治州珲春县与汪清县之间,即北纬43°24′,东经130°18′,震源深度540 km,根据计算(国家地震局地球物理研究所, 1978)可得震中距为15.1°。
【总页数】3页(P71-72,77)
【作者】邱永平
【作者单位】宁波地震台
【正文语种】中文
【中图分类】P315
【相关文献】
1.1597年10月6日“珲春—汪清深震区”M≥8地震触发的湖震和火山喷发 [J], 李裕澈;时振梁;曹学锋
2.宁波台记录长江口以东南黄海地震震相分析 [J], 邱永平
3.太原台763地震记录波形特征 [J], 宋美琴;曹复旺;赵向佳
4.DD-1地震仪观测记录中的故障检修 [J], 袁根发
5.西宁台DD-1地震记录仪的改造 [J], 杨丽萍;裴青莉
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地震来源于地球地壳、软流层当中。
地球内部直接产生破裂的地方称为震源,它是一个区域,又称震源区或震源体,但研究地震时常把它看成一个点。
地面上正对着震源的那一点称为震中,它实际上也是一个区域。
地震可以分为四个等级。
震级大小可把地震划分为以下几类
1、弱震震级小于3级。
如果震源不是很浅,这种地震人们一般不易觉察。
2、有感地震震级等于或大于3级、小于或等于5级。
这种地震人们能够感觉到,但一般不会造成破坏。
3、中强震震级大于5级、小于6级。
属于可造成破坏的地震,但破坏轻重还与震源深度、震中距等多种因素有关。
4、强震震级等于或大于6级。
其中震级大于等于8级的又称为巨大地震。
震级分面波震级(MS)、体波震级(Mb)、近震震级(ML)等不同类别,彼此之间也可以换算。
用里克特的测算办法计算,到2000年已知的最大地震没有超过9级的。
深源地震有什么危害
震源深度超过300公里的地震,叫做深源地震。
到2014年为止,已知的最深的地震震源是720公里。
深源地震约占地震总数的4%,所释放的能量约占地震总释放能量的3%。
深源地震大多分布于太平洋一带的深海沟附近。
在同等级、同地质条件下的情况下,深源地震比浅源地震破坏性小,一般不会造成灾害。
中国及其周邻四大中深源地震区多位于各板块的交界带上,地震活动强度最大的地区为吉林——日本深震区,其次为台湾中深震区,中印缅交界区和新疆——兴都库什中深震区的地震强度相当;并且后面两者的地震频次在55km,110km和220km左右深度出现了多震层位式的高值;由深度资料推断板块间的作用方式来看,太平洋板块向欧亚大陆的挤压是一个由浅入深的过程,在不同的部位有不同的俯冲角度,印度板块向欧亚大陆的推挤,表现为前者垂直插入后者之中,俯冲现象不明显。
2014年7月加州圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学院的科学家们已经发现发生在距离地球表面400千米以上的深源地震。
地震学家记录了很多地震资料,在这些资料里面一场地震的破裂速度要比以横波形式向外传播的地震能快。
这些“超剪切”地震的破裂速度达到了4
千米每秒及以上。
今天。
1902年汪清6.6级地震与春阳-汪清-珲春NW向断裂带活
动
金东淳;崔天日;金美兰
【期刊名称】《中国地震》
【年(卷),期】2004(020)003
【摘要】野外地震地质调查结果表明,1902年7月3日汪清6.6级地震的发震断裂是春阳-汪清-珲春NW向断裂,是晚古生代以来继承性活动的复活断裂,曾有多次活动。
特别是新生代以来,由于太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用,使NW向断裂发生引张或张扭性(左行)滑动,形成了汪清地震的发震断裂。
【总页数】5页(P314-318)
【作者】金东淳;崔天日;金美兰
【作者单位】吉林省延边朝鲜族自治州地震局,延吉市建工街明河胡同5号133001;吉林省延边朝鲜族自治州地震局,延吉市建工街明河胡同5号 133001;吉林省延边朝鲜族自治州地震局,延吉市建工街明河胡同5号 133001
【正文语种】中文
【中图分类】P316
【相关文献】
1.吉林省汪清县春阳镇南沟饰面玄武岩矿地质特征及开发利用 [J], 李宝中;高言
2.吉林珲春—汪清地区金矿床成矿规律及找矿预测探讨 [J], 王振宇;刘玉;胡军海
3.汪清7.2级深震与黑龙江省及其临近地区地震活动趋势分析 [J], 张凤鸣;许晓艳;
胡滨生
4.1597年10月6日“珲春—汪清深震区”M≥8地震触发的湖震和火山喷发 [J], 李裕澈;时振梁;曹学锋
5.延吉、汪清、珲春、和龙中韩游击队与汪清反日别动队告反日士兵书 [J],
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汪清7.2级深震——源于地球深部的跳动陈棋福研究员/中国科学院地质与地球物理研究所姜金钟副研究员/云南省地震局汪清7.2级深震18年前的2002年6月28日深夜(6月29日1时19分,北京时间),吉林省汪清县发生了7.2级深震(图1)。
震后国家地震台网快速测定的汪清7.2级深震震中位置为北纬43.5︒、东经130.6︒,震源深度为540 km。
该深震与7级浅源地震激发的地震能量和震动波形虽基本一致,但在地下540 km深处激发的7.2级深震能量经过数百至上千公里的衰减后,到达我国东北全境和华北部分地区尽管仍有微小的震动,却并未惊醒位于该深震上方沉浸在睡梦中的汪清周边居民。
与7级浅源地震常常造成大量人员伤亡和重大经济损失相比,该深震也未造成人员伤亡和建筑物破坏。
图1 日本海沟至中国东北的4级以上地震分布(据国际地震中心1964~2016年目录)图中圆点表示的地震按其震级大小和右下所示震源深度标度所画。
从左至右的3个白中带红的圆球分别为2002年6月29日汪清7.2级深震、2011年5月10日中国东北中俄边界处的6.1级深震和2011年3月11日日本东北9.0级浅源地震的震源机制解,这3个地震的震中位于图中的蓝色星号处。
图中的蓝色和黑色带箭头线分别表示卫星全球定位系统GPS观测到的2011年日本东北9.0级巨震导致的地表位移大小和位移方向,绿色箭头线代表9.0级巨震后120天观测到的持续滑动,请注意图左上角给出的蓝色与黑色和绿色箭头线代表的位移大小相差一个数量级。
图中的白线和蓝色数字表示西北太平洋板块俯冲到欧亚大陆下方的深度,黑线代表为图2所画的日本海沟至中国东北俯冲带的地震深度剖面位置。
汪清深震发生在太平洋板块俯冲至中国东北下方的日本俯冲带上深震是指地震发震的深度大于70 km(也有认为是大于60 km),深度小于70 km(Houston, 2015)或60 km(Frohlich,2006)的则称为浅震(浅源地震),深度在70~300 km或60~300 km的地震被称为中源地震,深度大于300 km的为深源地震。
中源地震和深源地震经常被笼统的称为深震,有些严格的学者则仅将深度大于300 km地震的称为深震。由国际地震中心(ISC,)汇集世界各地地震观测资料最终测定的1964~2016年间基本不遗漏的4.0级以上地震分布图1和图2可见,在陆地和海洋下方都可以发生浅源地震和深源地震,但中国东北一带的深震活动可以从近600 km的深处连续向上和向东追踪至日本海沟附近的浅源地震,十分明显地展现出太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲插入中国东北大陆下方约600 km深度的图像。
各种尺度的地震层析成像结果(Fukao and Obayashi,2013;Wei et al., 2015;Chen et al., 2017;Tao et al.,2018)也都显示中国东北一带的深源地震与日本海深震具有很好的连续性并发生在西太平洋俯冲板片的高速异常体内部。
图2 图1所示日本海沟至中国东北的剖面两侧300 km范围内的地震深度分布图中蓝色星号处及其连线分别给出2002年6月29日汪清7.2级深震、2011年5月10日中国东北中俄边界处6.1级深震和2011年3月11日日本东北9.0级浅震的位置和震源机制解;图右下角为圆圈所表示的地震震级大小,图上方画出了剖面沿线的陆地和海洋地形形态。
李圣强等(2013)对图1和图2所展示的2011年5月10日中国东北中俄边界处6.1级深震的非同寻常震源机制解进行精细测定,结合图1所示的在中国东北GPS观测到的2011年日本9.0级地震高达35 mm的南东东向同震位移(王敏等, 2011)和震后120天(2011年7月上旬)仍观测到不少于13 mm的同方向持续水平滑移(Shestakov et al. ,2012),研究认为2011年5月10日的6.1级深震活动属于日本海沟至中国东北的日本俯冲带整体动力作用过程的体现,是由日本东北近海9.0级地震导致的南东东向拉张应力变化而引发的。
上述这些现象表明汪清深震是太平洋板块俯冲至中国东北下方的活动体现。
由于太平洋俯冲板块的运动,汪清附近地区发生了不少的深震活动,有资料记载的7级以上深震就有1917年7月31日珲春东南7.5级、1918年4月10日珲春北7.2级、1940年4月10日东宁7.3级、1946年1月11日宁安南7.2级、1957年东宁西南7级、1973年9月29日珲春东南海中的7.7级和2002年的汪清7.2级深震等,近年来最为显著的深震活动是2016年1月2日发生在黑龙江省林口县的6.4级深震。
从国际地震中心2020年4月发布的1904~2016年全球Mw≥6.0地震分布图4(),可见全球的地震主要聚集在的环太平洋、地中海-喜马拉雅和洋中脊三大地震带上,环太平洋地震带的地震活动图像则是板块构造活动的最明显体现,其中我国东北汪清附近和南美地区是世界仅有的较多发生震源深度大于300 km 的深源地震的2个大陆地区。
图3 国际地震中心2020年4月发布的1904-2016年全球Mw≥6.0地震分布图最深的深震和最大的深震地震活动由浅表至地球深部呈现了一定的频次特征,对国际地震中心采用三维地球速度结构更好地测定发震位置(尤其是震源深度)的1964~2016年ISC-EHB地震目录进行统计(图4红色),同时也将常见的Frohlich(2006)的ISC 5.2级以上地震的统计对比用蓝色画在图中。
由图4可见,从近地表到深度约300 km处的地震发生数随深度增加而递减,然后保持着低活动量至约480 km深度,随后至约600 km深度处出现递增,然后再次递减至约700 km深度处,这一现象在基本没有漏记的ISC 5.2级以上地震的统计数据中显示的更为明显。
由于大量深震发生在海中或海岸线附近(见图3),震级较小的深震(小于3.0级或4.0级)因释放的地震能量较小,在近距离内缺乏足够的地震台记录以测定深震的发生,故较小的深震目录缺失严重。
那么目前人类记录到最深的地震有多深呢?检索国际地震中心汇集的地震目录,可见最深的深震发生在约800 km深度处,包括2013年4月19~21日和2013年9月5日发生在尼加拉瓜和洪都拉斯的4个最大震级为4.0级的深震,及2003年11月6日和2018年7月3日分别发生在日本火山岛和斐济群岛没能测定震级大小的2个深震,这几个约800 km 的深震因仅有极少的地震台记录到,其测定的震源深度可靠性有待确认。
较为可信的最深深震是美国地质调查局给出的2004年4月8日瓦努阿图群岛发生在735.8 km深度的4.2级深震()。
图4 据国际地震中心1964~2016年地震目录统计的地震深度个数分布迄今为止,人类记录到的最大深源地震是2013年5月24日鄂霍茨克海8.3级地震和1994年6月9日玻利维亚8.3级地震(也有报告说玻利维亚深震的震级为8.2级),这2个深震的震源深度分别为约607 km和637 km(Zhan et al., 2014)。
而人类记录到的最深的大地震则是2015年5月30日发生在日本小笠原群岛的7.9级深震(日本气象厅测定震级为8.1级),国际地震中心最终确定的震源深度为685.5 km。
深震与浅震的似与不似自1907年发现有深源地震的观测结果发表后,就受到了广泛的质疑(Frohlich,2006),直至和达清夫(Wadati, 1928)通过研究证实了深源地震的存在,以及贝尼奥夫(Benioff, 1949)综合地质、地震和物理信息提出贝尼奥夫带(现称为Wadati-Benioff带,即俯冲带)来解释深震活动图像(Frohlich,2006),深震作为一种“不可思议”的现象得到了较广泛的研究。
近百年来的观测研究表明:天然发生的深震与浅震都属于构造地震,是人类生存的地球深部鲜活地运转着的体现;深震与浅震有着许多相似性但也存在明显的差异。
总的来说,深震与浅震是十分相似的。
深震与绝大多数浅震都是由剪切变形引起的破裂(Houston, 2015),地震破裂特征和从震源处辐射出的地震波图像与地震破裂前后的应力差(应力降)等许多方面都存在相似之处(Houston, 2015;Frohlich,2006;Green and Houston,1995;干微等,2012),虽然深震与浅震的地震辐射效率、地震断裂面形态、地震破裂速度和破裂持续时间及应力降等在具体量值变化上有所差异(Houston, 2015),且因深震激发的地震波在地球浅部的传播路径较短,故深震的面波波形相对不大发育甚至缺失,且深震的体波波形显得不如浅震波形那么复杂(Frohlich,2006)。
此外,深震与浅震都满足震级–频度的Gutenberg–Richter统计关系,甚至浅震的动态触发现象和破裂区域重叠的重复地震也在深震中观测到(Houston, 2015及所引相关文献)。
深震与浅震虽十分相似,但深震与浅震也存在着如下的3点明显区别。
1、在发震地点和致灾方面,浅震可发生在包括大陆在内的地球上大部分地区,因而6级以上甚至5级浅震常常造成大量人员伤亡和经济损失,而深震则仅发生在板块俯冲下插的俯冲带上(见图1-3),故深震很少造成人员伤亡和经济损失的报道,但深度较浅的深震还是存在一定的破坏性。
如1977年3月4日发生的罗马尼亚7.5级(深度90 km)、1939年1月25日智利7.8级(深度80 km)和2003年5月26日日本7.0级(深度61 km) 等深震就造成了破坏(Houston, 2015),其中1977年罗马尼亚和1939年智利的中源地震分别造成1500人和28000人死亡(Frohlich,2006)。
2、深震的数量明显少于浅震,最明显的区别是深震的余震数量很少(Frohlich,1987;Wiens and Gilbert,1996)。
在地震震级相同的情况下,深震的余震数量比浅震的要少1个或更多个数量级,且中源地震的余震数量又略少于深源地震(Frohlich,1987;Persh and Houston,2004)。
在较冷的俯冲带(如汤加、印度尼西亚和马里亚纳俯冲带)存在显著的深震余震活动,而相对较热的俯冲带(如南美、日本和伊豆-小笠原俯冲带)的深震余震活动则较少(Wiens and Gilbert,1996)。
对于2013年发生的鄂霍茨克海8.3级深震,也只检测出9次余震事件(Ye et al.,2013)。
属于日本俯冲带的中国东北深源地震区也显示出很少有余震活动的现象,为确定这是否属于Wiens等(1997)指出的由于地震观测台站稀少而记录不全所导致,姜金钟等(2019)利用在东北深源地震区加密布设的密集台网观测的连续波形,采用与指纹扫描类似的波形匹配技术进行了深震检测分析,结果表明中国东北2010~2014年内发生的中强深源地震前后几乎没有前震或者余震发生,这与日本海俯冲带和鄂霍茨克海等很少或几乎没有深源地震余震活动的研究结果相一致(Frohlich,1987;Wiens et al.,1994;Houston, 2015)。