试着分析一下这次地震的成因,以及震源深度 0km 的意义吧。
1. 房山 2.7 级地震是怎么回事?
今天早上新闻都推送了这条消息,大家没什么感觉,却有好多报道,也有同学在问。
虽然是小震,但比较特别的是震源深度为 0km。台网中心给注明为塌陷原因所致,那具体情况如何?
地震监测到的位置为房山区大安山乡,附近并没有活动断裂,距离最近一条可确定活动南侧的黄庄 - 高丽营断裂 20km 以上,所以关系不大。想到房山溶洞不少,大家的第一反应可能是溶洞塌陷吧。查了一下地质图,镇中位置并非灰岩区,所以不是岩溶塌陷。这个山头主要发育两套地层,顶部为下中侏罗统南大岭、下花园组砂岩、页岩及煤层;底部为上石炭统页岩、砂岩夹煤层。两者不整合接触,推测北东 - 南西走向的山体是一个向斜构造。从上图可以看出,南侧的大安山乡是大石河支流的侵蚀区,多个冲沟切割山体,会导致地层出露较全面。因此部分新闻提到地震属废旧矿道坍塌所致,那很可能是开采煤矿所挖掘的运输通道。
从卫星影像上看,附近只有震中东侧的山上有开采施工的痕迹,规模不算大,开采强度较低,或已经废弃。很可能是实际的震中位置,监测预报的结果视台站密集程度也会有一定偏差。矿山诱发的地震主要是岩体的应力失稳所致,震级一般小于 4.5 级。
2. 震源深度 0km 有什么意义?
一般陆内地震的震源深度小于 100km,即多发生于岩石圈的深度内,高原内部由于山根影响可能会更深,这其中以地壳 35km 深度内的居多,岩石圈地幔内发震较少。板块边界的地震震源深度与俯冲带形态有关,沿着俯冲带最深可以达到 700km,直到上地幔的底界。但由于上地幔具有塑*,目前岩石圈地幔发震的机理存在争议,很多地震学研究仍采取弹*回跳的模型,认为地震波测量的时间响应**内仍然表现为弹*。但是通过地震波对震源深度的确定已广泛接受,一般威胁到人类生活安全的都是几十公里内的浅源地震。
那我们可以准确监测到震源的深度,0km 地震都发生于哪些情况呢?引起一定规模的地表震动需要很大的能量释放,自然界常见的有火山爆发、雪崩、滑坡,而与人类活动有关的,包括矿坑坍塌,核爆炸等。既然与人类相关,这就该提到地震学的一个应用了,核爆炸的侦查。在不侵犯他国国境,卫星又难以提供支援(核试验一般在地下)的情况下,地震波是监测核试验的一个重要方法。
比如:
2013 年 2 月 12 日 10 时 57 分,据中国地震台网测定,在敏感字符(北纬 41.3,东经 129.0)发生 4.9 级地震,震源深度 0 公里。
USGS 也在第一时间进行了报道,全世界人民都知道敏感字符当时进行了第三次核试验。所以敏感字符一发生震源深度 0km 的地震,韩国就会很紧张。
平壤附近发生人工地震 初步认定与核试验无关
一次百万吨级的氢弹在花岗岩中爆炸,所产生的地震效应大约相当于一个 6 级地震(地球科学大辞典,基础卷,pp.979)。通过核爆炸激发的地震波分析,可以估算核爆炸的当量。能达到 5 级以上的地表地震,基本可以确定是核试验,但也要通过波形分析鉴别天然地震还是地下核爆。单次爆炸很易鉴别,因为 P 波初动波形很简单,而天然地震会较复杂。因此为了逃避监测,地下空腔会建的足够大,令爆炸与岩体解耦,并把大当量核爆紧随小当量之后,增加波形复杂*(现代地震学教程,周仕勇)。但只要当量够大,再结合区域地质还是很容易判别的。
另外,大型滑坡也会造成明显的诱发地震,1974 年 4 月 23 日秘鲁 Mantaro 滑坡,地震波传播了 3000km,1 亿立方米以上的岩体移位,造成相当于 Ms=4 级地震(Berrocal J, Espinosa A F, Galdos J. Seixxological and geological aspects of the Mantaro landslide in Peru[J]. Nature, 1978, 275(5680): 533-536.)。因此,震源深度 0km 的地震,能够反映很多地表的高能量释放事件。
再例如 1991 年 12 月 15 日,新西兰 Cook 山的大雪崩 + 岩崩,造成 Ms=3.9 级的地表地震,75 公里外的台站清楚的记录了地震波(Te Ara Encyclopedia of New Zealand)。
所以说,震源 0km 的地震尤其特别,与人类生存生活关系密切。下次看到时,不要随口说:级数这么低的地震有啥看的? 因为很有看头嘛。