再读5·12汶川大地震

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      惊心动魄的5·12四川汶川大地震已经过去整整一年。一年来,人们缅怀死者,在废墟上重建美好家园,而对这场大地震的思考和研究也一直没有停止。

      2008512日,这一天是农历四月初八,相传是佛祖释迦牟尼诞生的日子;这一天还是著名英国护士南丁格尔的生日,因此被定为国际护士节;然而,因为四川汶川大地震,这一天成为让无数人刻骨铭心的日子。

      龙门山,是原居岷江上游的古蜀先民在东下四川盆地的迁徙途中翻越的最后一道屏障。在繁衍和扩展过程中,先民们在龙门山以及山前的成都平原留下了灿烂的古羌与古蜀文明,也经历了一次次灾难的洗礼。然而,5·12大地震造成的浩劫在龙门山和成都平原几千年的历史记载中也难寻先例。龙门山的震动摇撼了中国,让整个世界也为之侧目。

        龙门山是青藏高原最东边的一列山脉,而整个青藏高原之所以会在地球表面高高隆起,成为世界屋脊,是因为印度和欧亚两大板块的南北碰撞,使青藏地块被推挤垫高,并向东西两侧滑移错动。正因为此,从中国西部一直到地中海,成为世界上最活跃的地震带之一。龙门山正是处在这个庞大的地震带上。可是,龙门山为什么会在此时此地发生远远超过历史记录的特大地震呢?

一条地震走廊

      根据地震台网测得的数据,5·12地震的震中位于汶川县境内。地震一般按照震中所在的位置来命名,而根据中国地震部门对地震命名的规则,地震名称所用的行政区地名不小于县级,所以5·12地震被命名为汶川地震。可这在无意之中给人们造成了一个错觉,于是在第一时间里,人们都把目光投向了汶川,都焦灼地等待着来自汶川的消息。直到救援直升飞机首次进入汶川上空,人们才惊讶地发现,汶川县城虽然也遭到了严重破坏,特别是周围山体出现大量滑坡与崩塌,造成大量车辆和人员在茂县-汶川-映秀-都江堰之间的公路上因山崩、滑坡被埋,但城内的房屋绝大部分都没有倒塌,汶川、茂县城内的伤亡人数比估计的要少得多。

      如果你把震中标绘在地图上,你就会发现,震中在汶川县漩口镇八角庙村的桂子坪附近,距离汶川县映秀镇约11千米,距离汶川县约56千米,而直线距离最近的县级城镇其实是都江堰,约21千米。映秀镇和都江堰因为紧邻震中,都遭受到极其惨重的破坏。

      不过,距离震中的远近也不能完全说明遭受破坏的情况,因为离震中比汶川还要远的什邡、绵竹、安县、北川、江油、平武和青川等县市境内的许多城镇,竟都遭受到毁灭性打击。尤其是北川县城所在地曲山镇几乎被夷为平地,成为5·12地震后唯一放弃旧址、选择新址重建的县城。

      为什么会出现上述让人意想不到的情形呢?如果循着制造5·12地震的元凶”——龙门山地震断层去探索,我们就会发现所有这一切其实都是顺理成章的。

      5·12地震的震中在映秀西南方向,这里是导致地震发生的最初的断层破裂区域,位于龙门山三条主要断裂带之一的北川-映秀断裂带上。而破裂一旦发生,用中国地震学会副理事长、中国科学院院士陈顒的话来讲,就像在绸布店扯布一样,破裂沿北川-映秀断层向东北方向迅速扩展,平均速度高达每秒3.1千米,延伸距离约300千米,沿途留下一条地震走廊,而那些遭受重创的城镇不幸都坐落在这条地震走廊之上。

震中在哪里

      在大地震发生后,人们发现,沿着这次地震的发震断层——北川-映秀断层,地表出现了多个受到强烈破坏的地段,在这些地段上都发生了罕见的地质灾害。人们称这些在地震中地表破坏最严重的区域为宏观震中,而把前面由地震专家利用许多地震台接收到的地震波解算出来的震中称为微观震中仪器震中(即仪器所测得的震中)。宏观震中与微观震中可以重合,也可以不重合。那么,5·12地震的宏观震中有哪些呢?

      在映秀西南方向被震毁的百花大桥旁,有一条岷江的支沟叫牛圈沟。顺牛圈沟而上约1千米,又有一条支沟叫莲花芯沟。莲花芯沟的沟尾正是5·12地震的发震断层——北川-映秀断层通过的地方,当地老乡在这里竖立了一个木牌,上面写着:“5·12地震中心喷发点。地震时,断层上盘坚硬的花岗质岩体被向上推挤、错动,发生了强烈破碎,又因莲花芯沟沟尾的坡度陡峭,造成岩体大范围失稳并快速崩解,形成如巨龙般喷泻而下的碎屑流,顺莲花芯沟直奔牛圈沟,最后抵达岷江边。据幸存下来的老乡描述,令人恐怖的巨大爆炸声伴随遮天蔽日的烟尘持续了二三十秒。当烟尘散开后,莲花芯沟和牛圈沟的下段几乎完全被青灰色和灰白色的碎石填满,河床被垫高了几十米,原来的村舍和农田全被掩埋,仅在牛圈沟的沟口可见一两间被半埋的房屋废墟。空气中弥漫着类似硫磺或硫化氢的臭味,直到傍晚以后才渐渐散去。

      据估计,当时高速运动的碎屑流的高度可达7080米,沉积下来的堆积物厚度可达4050米。从喷发点到牛圈沟沟口,垂直落差约500米,水平距离约2000米,估计碎屑流的运动速度超过每秒70米,所形成的碎屑流堆积体总体积约400万立方米。如果将它堆在一个足球场上,有将近600米高!

      在莲花芯沟沟口,有一个很高的陡坎。地震前,水流在此形成一个高近百米的瀑布,然后跌落入牛圈沟。这种地形实际上与北川-映秀断裂带在附近通过有关:莲花芯沟相对于牛圈沟来说处于抬升状态,所以莲花芯沟沟口的这个陡坎实际上是一个断层陡坎。地震后,碎屑流冲出莲花芯沟沟口时,受陡坎的影响而发生抛射,直冲牛圈沟右岸的山坡,使得这片山坡上的大片森林被毁,影响高度在100米左右。莲花芯沟沟口瀑布的高度也因牛圈沟河床被碎石填高降低了几十米,而牛圈沟的流水被碎屑流堆积体阻塞,形成了一个堰塞湖。

      莲花芯沟-牛圈沟的碎屑流,和常见的泥石流、崩塌堆积有许多不同之处。首先,莲花芯沟-牛圈沟的碎屑流含水很少,几乎是干的,地震后人即可在上面行走,这表明它主要是表层岩体破碎崩解的结果;其次,碎屑流的运动速度极快,这和地震时巨大的能量释放以及陡峭的地形有关。另外,在巨大的地震能量释放和碎屑流高速运动过程中,坚硬的花岗质岩石也发生了强烈的破碎和研磨,其结果是,除大大小小的岩石碎块以外,在堆积物中还形成了大量的粉末状物质(因颜色和外观与水泥相似,被当地老乡称之为水泥灰),这种强烈的岩石破坏方式十分罕见。以上事实表明,在莲花芯沟产生了极其强烈的地表岩石破坏,具有宏观震中的典型特征。这里位于微观震中东北方向约7千米,与微观震中没有重合,显示了地震断层破裂由震源向东北方向扩展至地表的特征。

      中国地震局的专家们通过解算地震波,发现5·12地震造成的断层面总体是向西北方向倾斜的,倾斜角度约为39°,震源深度约1315千米,沿断层面发生的破裂和错动从地下直达地面,并沿北川-映秀断层迅速传播,传播速度高达每秒3.1千米至每秒4.4千米,大约是声速的10倍至13倍。而且断层破裂的扩展主要沿发震断层由映秀向东北方向进行,延伸距离超过200千米,而向西南方向的延伸较短,影响也较小(专家称这种方式为地震断层的单侧破裂)。专家还发现,断层的滑动位移也十分惊人,最大可达8.9米,平均为2.5米,而且断层的最大滑动位移多集中在映秀和北川附近,分别为7.5米和6.7米。经勘察现场发现,正是在这两个区域出现了两个烈度高达Ⅺ的极震破坏区,特别是映秀镇和北川县城几乎被完全摧毁。这表明,映秀和北川附近区域是两个宏观震中。

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撰文  范晓   摄影   范晓   杨勇

完整的故事,请阅读《大自然探索》杂志2009年第5

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