中国为什么地震频发?

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中国为什么地震频发?

2023-08-26 17:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

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中国,是一个饱受地震蹂躏的国度。

20世纪以来,全世界死亡人数前十位的大地震里,有三场发生在中国,它们分别是1920年甘肃海原(现划归宁夏)大地震,死亡27.3万人;1976年河北唐山大地震,死亡24.3万人;2008年四川汶川大地震,死亡及失踪8.7万余人。它们让中国成为20世纪以来因地震死亡人数最多的国度[1-4]。

20世纪以来死亡人数最多的前十场地震 | 2004年印度尼西亚苏门答腊大地震的伤亡主要由海啸造成。制图@陈随/星球科学评论

有史料记载以来,单次死亡人数最多的地震也发生在中国。明嘉靖三十四年壬寅月(公历1556年1月),陕西华县(今陕西省渭南市华州区)发生特大地震,据《明史·本纪第十八·世宗二》记载,“山西、陕西、河南地大震,河、渭溢,死者八十三万有奇”,这个数字里虽然存在洪灾致死的数据,但就像2004年印度尼西亚苏门答腊地震也将海啸致死数据算入地震杀伤一样,这83万死亡人数同样可以算作地震造成的。

地震伤亡极其严重,是因为中国人口众多吗?这是一个重要的原因,但不是决定原因。事实上,中国也是一个地震频繁的国家,发生在我国陆地疆域内的地震数量,竟占据全球陆地地震总数的33%左右[1]。相比之下,中国陆地国土面积仅占全球陆地面积6.7%,当代人口数量仅占全球人口总量的17.9%。

是什么原因,让中国成为陆上地震十分频繁?简单说来,这是一场“大型板块追尾现场”,和“大型陆地解体现场”造成的结果,是挤出来的西部地震和拉出来的东部地震共同作用的结果。

每年的5月12日是中国防灾减灾日,这是一个为了纪念在汶川地震中死于非命的同胞而设立的日子。与此同时,2020年也正是20世纪全球单次杀伤人口最多的海原大地震发生后的第100年,选择2020年的防灾减灾日来对我们脚下这片土地增进一些了解,或许会是一个不错的方式。

512汶川地震漩口中学遗址 | 位于老映秀镇的地震遗址,时间永远定格在了2008年5月12日14时28分04秒。图源@VCG

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“碎盘子”上的中国

回顾中学地理,当代世界可以粗略划分为六大板块,中国则位于亚欧板块的东部,向东靠近太平洋板块,西南与印度洋板块衔接。

中学地理书中常见的6板块划分方案 | 6个板块是常见的现代板块划分方案,但它十分粗糙。图源@51wendang.com

板块与板块彼此衔接的地区,被称作“板块边界”,这里是岩石相互摩擦碰撞的场所,分布着海沟带、造山带、洋中脊这样地质运动十分活跃的地区,是火山和地震活动多发的地区。为什么中国地震多发?最浅显的答案,就是因为这片土地靠近太平洋-亚欧板块边界和亚欧-印度洋板块边界。

三种板块边界示意图及板块运动示意图 | 图源@Encyclopædia Britannica / 大不列颠百科全书(https://www.britannica.com/science/plate-boundary)

但是这也不足以解释中国陆地地震频繁的原因——即便是提升板块划分精度,从6块变成15块以后,中国内陆腹地同样与那两条现代板块边界相距甚远。同样,它也不能解释北美洲东部、非洲东部、澳大利亚西部和亚洲东部其他地区地震多发、灾害深重的原因。

全球陆上地震灾害与现代板块边界的关系 | 由图可见,世界上有很多地震灾害风险较大的地区,和现代板块边界没有明显的关系,中国的陆上地震就是一个例子。制图@陈随&陈志浩/星球科学评论

我们需要在时间的长河里寻找答案:中国的广袤国土,并非从地球诞生之日就浑然一体,它是一个“拼起来的碎盘子”。所谓分久必合,合久必分,正是由于许多大小不一的古板块经过聚散离合,最终才从几十亿年“满天繁星”的小微板块,转化为现代的几大板块,例如大家耳熟能详的“泛古陆/盘古大陆”,也是由若干块较大的古代板块拼合而成。

2020年版全球5.4亿年来板块运动视频 | 视频全长6分半,体现了寒武纪以来的板块运动、古环境面貌和冰期格局。视频来源@Christopher R. Scotese [5]

板块是一个相对稳定的岩石圈块体,由密度较低的大陆地壳和密度较高的大洋地壳共同组成。在板块碰撞的过程里,绝大部分的大洋地壳会从俯冲带进入地球内部“回炉重铸”,但低密度的陆地却会拼合在一起,这些在板块拼合后遗留下来的陆地区域被称为陆块。

板块碰撞过程示意图 | 板块碰撞过程中,较重的洋壳绝大多数俯冲进入地球内部,陆壳则发生拼合,被称作陆块。图源@Encyclopædia Britannica / 大不列颠百科全书

高度概括起来,中国的陆地区域主要由4大陆块、6大造山系和5个对接带构成。它们是若干个古代板块碰撞拼合的产物,正是这些古老的陆地单元之间龃龉不断,才让这片土地饱受地震之害[6-8]。

这四大陆块分别是扬子陆块、塔里木陆块、华北陆块,还有位于藏南地区的印度陆块(局部)。尽管这些陆块本身也由若干个更小的微地块拼接而成,但由于拼接年代十分古老,人们更强调它们从6亿年前至今的整体运动。

中国大地构造分区(一级)示意图 | 中国的陆地区域可以分为16个大地构造单元。制图@陈随&陈志浩/星球科学评论

陆块与陆块之间,通常还会夹杂大小不一的微陆块、岛屿和火山岛链碎片,它们最终都会完全贴合到陆块上,最后一起发生变形,产生规模巨大的山脉,是为造山系。

人们常说的喜马拉雅山脉,就是印度板块与亚欧板块相互碰撞、海洋关闭的造山系。这是距离我们最近的一次主要海洋关闭事件,昔日横跨南北半球的特提斯洋,如今已经关闭得仅剩苟延残喘的地中海。

特提斯洋关闭过程 | 特提斯洋是一个存在中生代的古代大洋,随着非洲-欧洲碰撞和印度-亚欧碰撞而消亡。底图@Christopher Scotese [9], 制图@星球研究所

如果这些造山系形成的年代过于古老,曾经的山脉就会经过长时间的风化而变得面目全非、踪迹难寻,仅仅剩下一些特定种类的岩石,记录着曾经属于海洋的历史。这时,人们便称其为对接带——仅仅剩下海洋消亡、陆块对接的痕迹,而已经没有当年造山系的雄伟。

在中国北方,象征着古亚洲洋消亡的西拉木伦对接带大致由大兴安岭南部和内蒙古高原东部的群山组成,如今的地貌是连绵的低山和丘陵,没有高耸如云的山峰。谁能想象,华北陆块和西伯利亚陆块东南部曾在此激烈冲撞,埋葬了一整片海洋。曾经高耸挺拔的群山,如今早已英雄迟暮[10]。

内蒙古赤峰市克什克腾旗的群山 | 内蒙古东部至大兴安岭南部,曾经埋藏着一个远古的海洋。一度高耸的造山带,如今仅存低矮的群山。图源@VCG

对比地震风险较大的地区和造山系的关系可以发现,中国的陆上地震高发区具有明显的东西分区性,大致以贺兰山-龙门山-横断山为界,与我国一二级地势阶梯的分界线东段高度重合。

中国地震灾害风险分布图 | 大致以贺兰山-龙门山-横断山为界,中国地震风险较大的地区可以分为东西两块。图中色块表示地震动峰值加速度值,这个值表示地震引起地面晃动的最大加速度,能够体现潜在的地震灾害风险。制图@陈随&陈志浩/星球科学评论

在界线两边,中国东西部地震高风险区的成因很不相同,对于人类生命财产的威胁也不一样。西部的地震高风险区连片性强,主要位于塔里木陆块南北两侧、青藏高原地区所在的诸多造山系和对接带内;东部的地震高风险区面积总体较小,相对孤立,位于华北陆块内部(台湾省位于现代亚欧板块与菲律宾板块碰撞的位置,属于地震活跃的现代板块边界,



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