Det 1976 Kina, Tangshan jordskælv mv = 7,8 mekanisme i eftertid

introduktion

Tangshan jordskælv, der fandt sted i det nordøstlige Kina den 28.juli 1976 kl 3:42; placering 39, 6 liter N, 118, 0 liter E, Ms 7.8 (USGS) står med hensyn til tab af liv som den største jordskælvskatastrofe i moderne tid, før jordskælvet Tangshan havde mistet sin 1000.000 indbyggere, og det var blevet anslået, at kvartalet blev dræbt (2002). Tangshan jordskælv har været genstand for flere geofysiske og geologiske undersøgelser af både kinesiske og udenlandske forskere (Liu et al., 2007; Li, 1986; Guo et al., 1977; Jiang, 2007a, b; Patricia et al., 2006; Jian et al., 1998; Rhett et al., 1979). Det kan være en med det største antal undersøgelser af en enkelt seismisk begivenhed indtil nu. Der var 530 undersøgelser frem til 2006 om forskellige træk ved Tangshan jordskælv (Yao og Jiang, 2006). Efter denne begivenhed blev der foretaget en omfattende undersøgelse af Tangshan-jordskælvet, herunder de seismiske forstadier, intensitetsfordeling, kildemekanisme, efterskælv (Fig. 1a, b) såvel som de dybe og lavvandede strukturer under Tangshan og tilstødende regioner (Fig. 2a, b, 3a, b). Men indtil nu forsøger forskere deres bedste for at give en perfekt identifikation om den seismiske genese af Tangshan jordskælvet, mere end 30 år er gået endnu, nogle undersøgelser er stadig på årsagen (Liu et al., 2007; Jiang, 2007a, b; Vang, 2001), det er langt fra slutningen. Det er værd at overveje, at en sådan begivenhed i et intensivt aktivt tektonisk område ikke kunne undertrykkes, men hvorfor jordskælv af så høj størrelse i Paleo-Craton-området i Nordkina langt fra pladegrænsen har dette været et af de uforståelige problemer. Der er forskellige ideer om oprindelsen af Tangshan jordskælvet i de tidlige studier. Imidlertid, ifølge Liu et al. (2007), kan de grundlæggende tilskrives to forskellige meninger: den ene er vægten på de vandrette interaktioner mellem forskellige skorpeblokke (Fig. 4) og en anden er vægten på den lodrette skorpedeformation forårsaget af udvekslingen af skorpemantelmaterialerne. De tidligere undersøgelser af jordskælvsgeologi viste, at Tangshan-jordskælvet var placeret på okklusionsområdet sammensat af Tangshan-fejlen og en anden skjult fejl (Guo et al., 1977) og dens tektoniske genese blev tilskrevet aktiviteten af dybe fejl med forskellige strejker (Li, 1986). Ved hjælp af numeriske modelleringsmetoder undersøgte flere forskere brygningsprocessen og dannelsen af Tangshan jordskælvet, for eksempel ved hjælp af 2-d Finite Element Method (FEM), Jeng et al. (1984) undersøgte brygningsprocessen for Tangshan jordskælv under den vandrette kompression mellem forskellige blokke. På baggrund af den 2-D viskoelastiske Model udførte Mei og Liang (1989) numeriske simuleringer af brygningsprocessen i Tangshan-jordskælvet og foreslog den såkaldte seismogene hårde kropsmodel. På baggrund af genfortolkningen af data opnået fra den dybe seismiske lydundersøgelse i Tangshan-området, Teng et al. (1985) foreslog, at jordskælvet i Tangshan kunne være forårsaget af overførsel af de øvre mantelmaterialer til den nedre skorpe.

ved at bruge FEM, sang et al. (1982) undersøgte stressfeltet på kilden skyld i Tangshan jordskælv og foreslog, at Tangshan jordskælv var forårsaget af de fælles virkninger af de lodrette og vandrette kræfter. Her introducerer vi tre berømte modeller om den seismiske genese eller årsagen til Tangshan jordskælvet.

den tektoniske magma termo-seismiske model af Li (1986): Det er baseret på den syntetiske analyse af geologisk baggrund, karakteristika for nogle prækursoriske anomalier, fordeling af seismiske sprækker og fokal mekanisme. Li (1986) foreslog, at Tangshan jordskælv være resultatet af den kombinerede effekt af vandret trykspænding på grund af vestpå subduktion af Stillehavspladen og den opadgående trykspænding på grund af mantelopløftning og magma-indtrængen. Det har ført til drejning mod uret af Tangshan-massivet, som er begrænset af flere fejl (Fig. 5).

der er nogle punkter af mistanker om denne model: modellen er baseret på fejlaktivitet og giver ingen overbevisende beviser for dynamikken i Tangshan jordskælvet (Liu et al., 2007). Hvor forskellige skalafejl med forskellige dybder skærer regionen for at danne blokken? Den anden er, at hvis en sådan blok eksisterer, forekommer det mindre end ikke kun omfanget af seismisk denseness område af Ml = 4, men også mindre end området af efterskælv (Vang, 2001). Li (1986) tilskrev stresset, der udløste Tangshan jordskælv til mantelopløftning, indtrængen af magma og den vestlige subduktion af pacific plate. Faktisk kom stressfeltet før Tangshan jordskælv fra et andet fænomen som et seismisk slip ved Jiyunhe-fejlen i løbet af 1972-1973 (Shao og Shusa, 1999), tidevandsstyrker (Kai, 1988) og samspillet mellem forskellige blokke i det nordlige Kina (Jang et al., 2003).

Flerdynamiske processer og lokal svækkelse af skorpemodellen (2001): hovedindholdet i de flerdynamiske processer og lokal svækkelse af skorpemodellen er: lige før Tangshan jordskælv i 1976 havde pladerne omkring det kinesiske fastland oplevet stærke bevægelser i næsten samme tidsinterval, hvilket bragte multi-dynamiske processer og havde gennemgået meget kompleks stressbevægelse og stresskoncentration. Påvirket af multi-dynamiske processer i forskellige retninger var stressforøgelsen i Tangshan afbalanceret; i så fald kunne mikrokransen i alle retninger ikke udvikle sig let, så der var ingen fremtrædende foreshocks. Under den øgede stress blev den iboende skorpestruktur i Tangshan-regionen gradvist svækket ledsaget af Ml = 4 seismisk denseness. Fordi skorpen var relativt sprød i Tangshan-regionen. Da stresset akkumulerede, blev omfanget af lokal svækkelse forbedret, hvilket resulterede i kraftig sammenbrud i det midterste område ovenfor og forekomsten af Tangshan jordskælv, endelig, epicentrene for to hovedchok af Tangshan jordskælv var lige placeret i det midterste område. Da dybden af det sprøde lag var relativt lavt, var hypocentrene af de to hovedchok også lavvandede, midten brudt op svarede til efterskælvsområdet. Vang (2001) mente, at ved at bruge denne model af multi-dynamiske processer og lokal svækkelse af skorpen til at forklare årsagen til Tangshan jordskælv, kan vi forbinde dynamisk kilde til Tangshan jordskælv med dynamiske omstændigheder i det kinesiske fastland. Og forklarede forekomsten årsag og forekomsten regioner af Ml = 4 seismisk denseness fra 1973 til 1975; vi kan også forklare kompleksiteten af Tangshan jordskælv sekvens og uden foreshocks; vi kan lige så godt forklare, hvorfor de to vigtigste chok opstod på relativt lav dybde. Der er dog nogle kommentarer til denne model, Vang (2001) tog ikke højde for mange forstadier, som kan bidrage til at få pålidelige beviser for den seismotektoniske genese af Tangshan jordskælv, såsom forløbere for gravity anomali (Rui et al., 1997; vei et al.(1985), deformation af Tangshan-fejlområdet og den stigende fejlaktivitet uden for dette område (1987), grundvandsniveau i Tangshan-fejlblokregionen (Mei, 1985), tendensanomalier af radon før Tangshan-jordskælv, unormal variation i hydrokemi i det epicentrale område af Tangshan-jordskælvet og unormal jordresistivitet (Chian et al., 1983). Vang (2001) har indført begrebet multi-dynamiske processer og foreslog, at disse processer blev bragt af den stærke bevægelse af pladerne omkring det kinesiske fastland, men efter vores mening. Vang (2001) præciserede ikke tilstrækkeligt arten af disse multi-dynamiske processer, forklaringen syntes meget generel og tillod flere antagelser om disse multi-dynamiske processer. Som vi diskuterede i den første model, har Vang (2001) også overset en masse stressfeltkilder, der leverede Tangshan jordskælvsregionen før jordskælvet opstod.

Dilatation creep model af Niu (1985): dilatation creep model af jordskælv kilde udvikling er normalt forkortet DC. Uelastisk volumetrisk udvidelse af klippemasser og fejlkryb betragtes som to grundlæggende fysiske processer i DC-modellen. Den fysiske mekanisme for forløbere for jordskælvet Ml = 7, 8 Tangshan er også blevet analyseret og diskuteret i denne model. Resultaterne viste, at forløberne for Tangshan-jordskælvet ikke kun var forårsaget af en faktor, og de forløbere, der blev observeret i og omkring det epicentrale område før dette jordskælv, kan grupperes i 3 typer:

Niu (1985) foreslog, at gentagen udvidelse og diskontinuerlig krybning opstod under processen med kildeudvikling af Tangshan jordskælvet kan opdeles i følgende 6 faser:

Niu (1985) mente, at den forberedende proces af Tangshan jordskælv, som en af de intraplate begivenheder, kan styres i fællesskab af den opadgående migration af dyb masse og storskala Intraplate stressfelt. Denne egenskab er sandsynligvis forskellig fra jordskælvet langs pladegrænsen. DC-modellen er blevet offentliggjort på kinesisk (Niu og bande, 1976; Niu, 1978), og den forstås dårligt uden for Kina. Vi mener, at dilatation creep-modellen er en meget god model til at forklare mekanismen for Tangshan jordskælv, fordi det kombinerer kinematikken med dynamiske træk ved dette jordskælv. I denne model er der taget højde for flere forløbere, men Niu (1985) tilfreds med at forklare dem i henhold til de teoretiske begreber i hans model. Tangshan jordskælv præsenterer en stor kompleksitet med hensyn til mekanisme, så det er et bedste eksempel for forskere, der er villige til at udvide deres viden om Jordskælvsmekanisme. Tangshan jordskælv ville have været forudsagt, hvis de korte og forestående forudsigelser ikke blev forsømt, så det er meget nyttigt casestudie i jordskælv forudsigelse felt (Bouasla, 2009).

den nye MODEL af forskellige stresskilder, lokal lavvandet sprød skorpe og TIDEVANDSSTYRKEUDLØSENDE virkning

i det sidste årti har vi lært meget om de processer, der forårsager 90% af verdens jordskælv ved hjælp af modellen for pladetektonik, forståelsen af de geologiske aktiviteter, der finder sted ved grænserne for Jordens største skorpeplader, er steget enormt. Alligevel vides der ikke meget om processerne på arbejdspladsen i pladernes indre, især inden for lande. De fleste enkle teorier om pladetektonik antager fravær af deformation inden for pladerne. Dette er bestemt ikke sandt, når vi overvejer de store og skadelige historiske jordskælv, der har fundet sted i områder langt fra de faktiske pladegrænser (Lynn, 1978), det bedste eksempel på disse er jordskælvet i Tangshan den 28.juli 1976.

forfatteren foreslog modellen af forskellige stresskilder, lokal lavvandet sprød skorpe og tidevandsstyrke udløsende virkning for at forklare årsagen til Tangshan jordskælvet; denne model fremkaldes af flere undersøgelser og kan opdeles i tre dele (Bouasla, 2009).

forskellige stresskilder: Alle modeller, der behandler problemet med Tangshan jordskælvsmekanisme, nævnte, at der var forskellige stressfeltfokuser, der leverede Tangshan jordskælvsregionen før jordskælvets forekomst. Disse kilder er hovedsageligt: hævningen af den øvre kappe under Tangshan-regionen (Liu et al., 2007; Li, 1986; Vang, 2001) (Fig. 2, 3), termisk stress (Jang, 1987), den kinesiske videnskabsmand Jang mente, at eksistensen af høj tempretur område, som følge af den øvre kappe termisk plume i Ksialiaohe-Bohai-Huanghua område, med sit center i midten af Bohai Bay og den vandrette termiske gradient i nærheden af Cangdong fejl førte til koncentrationen af geotermisk stress i Tangshan område, indtrængen af magma i skorpen under Tangshan Region (Liu et al., 2007; Niu, 1985; Vang, 2001), effekten af interaktionen hovedsageligt mellem Stillehavet og indiske plader mod den eurasiske plade, der forsyner det nordlige Kina med en enorm mængde stress (Mian et al., 2007; Peter og Tapponier, 1977; Clyde et al., 1995), samspillet mellem forskellige blokke i Nordkina (Jang et al., 2003; Shou, 1995) (Fig. 4) og de aseismiske bevægelser før forekomsten af Tangshan jordskælv (Shao og Shusa, 1999).

lokal lavvandet sprød skorpe: denne del blev afsluttet på baggrund af undersøgelserne af Liu et al. (2007), Vang (2001), Li (1986) og Guo et al. (1977) og observationerne under det feltarbejde, vi har udført i Tangshan-området.

ifølge Liu (2007) blev begivenhederne i Tangshan-området hovedsageligt fordelt på den skærende del af medium med høj og lav hastighed, den maksimale brændvidde nået til den nedre skorpe, dette antydede, at jordskælv generelt finder sted inden i skorpenes sprøde hårde krop, inklusive dens nederste del (Fig. 2, 3).

fra modellen Vang (2001), multi-dynamiske processer og lokal svækkelse af skorpen, kan denne kendsgerning også bevises, fordi Vang (2001) foreslog en lokal svækkelse af skorpen for Tangshan-området.

Li (1986) og Guo et al. (1977) har givet en omfattende geostrukturel baggrund for Tangshan-området, de troede, at den regionale strukturelle baggrund for Tangshan-jordskælvet kan betragtes som et kryds i Tangshan-distriktet i Y-retningen Vuyuan-Changcjiakuo (Kalgan) – Tangshan tektonoseismisk område med Ne-retningen Hebei-Shandong-fejlblokdepression seismisk område (især den østlige del af Tangshan, der fejler seismisk område). Konklusionen af deres værker giver en ide om, at Tangshan jordskælvssone er tektonisk signifikant.

Tidevandsstyrke udløsende virkning: Denne del fremkaldes af følgende undersøgelser af Kai (1988), Sachiko et al. (2004) og Amy (1980) og rapporten fra University of California – Los Angeles (UCLA).

ifølge rapporten opnået af UCLA kan jordskælv udløses af Jordens tidevand. Jordens tidevand produceres af månens og solens tyngdekraft på jorden, hvilket får havets farvande til at slosh, hvilket igen hæver og sænker stress på fejl omtrent to gange om dagen. Forskere har undret sig over virkningerne af Jordens tidevand i mere end 100 år. Store tidevand har en signifikant effekt i udløsningen af jordskælv; jordskælvene ville alligevel være sket, de kan skubbes før eller senere af tidevandets stressudsving (Sir og Turcaud, 2004).

i den nuværende model mener vi ikke, at solens og månens tidevandskræfter spillede hovedrollen for forekomsten af Tangshan jordskælv, men vi tror, at tidevandsstyrkerne har bragt Tangshan jordskælvsfejl til sin tærskelgrænse for at modstå den enorme mængde stress. Med andre ord deltog de bare i at udløse Tangshan jordskælvet.

Sachiko et al. (2004) observerede en sammenhæng mellem jordvande og jordskælvsforekomst, der er tæt forbundet med den regionale tektoniske stress. De undersøgte retningen af tidevandskompressionsstress ved hjælp af lavvandede jordskælv, der forekom i 100 underregioner i Japan i næsten fem år. Fordelingen af kompressionsspændingen opnået for de observerede jordskælvsdata sammenlignes med den, der syntetiseres til tilfældig jordskælvsforekomst. Statistisk analyse bekræftede en signifikant forskel mellem de observerede og tilfældige kataloger for 13 underregioner, som omfattede de områder, hvor usædvanlige seismiske aktiviteter fandt sted for nylig, og hvor muligheden for fremtidig stort jordskælv er blevet argumenteret. For disse underregioner forekom jordskælv fortrinsvis, når tidevandskompressionsspændingen var nær den dominerende retning af p-aksen af fokalmekanismer opnået i de tilsvarende underregioner. Dette antydede, at tidevandsstress kan tilskynde til jordskælvsforekomst, når det virker i retning af at øge den regionale tektoniske stress.

Amy (1980) havde sammenlignet oprindelsestiderne for mere end 4.700 efterskælv fra juni-juli 1976 Susanville (Californien) jordskælv i perioden mellem 20.juni og 1. Juli med fasen af tidevandskomponenter af fast jord, der passer til normal og forskydningsspænding på Nordøst-og nordvest trending fejlfly. 20% flere jordskælv på tidspunkter, hvor den normale trykspænding på fejlplanet faldt, og forskydningsspændingen steg i betydningen slip på fejlplanet. Dette kan forklares med to store udbrud af efterskælv, der opstod på tidspunkter, hvor tidevandsstress var gunstige for bevægelse på fejlplanet snarere end kontinuerlig udløsning af små begivenheder under hele sekvensen.

Kai (1988) foreslog, at forekomsten af Tangshan jordskælv skyldtes solens og månens tidevandsstyrke. Han har bekræftet, at Hebei (Nordkina) er et område med stærk sammenhæng mellem tidevandsstyrken og forekomsterne af større jordskælv, jordskælvet i 1966, jordskælvet i Hejian i 1967 og jordskælvet i Tangshan i 1976 blev udløst af tidevandsstyrken, Kai (1988) foreslog, at de fælles karakteristika ved deres forekomststider bekræftede disse fakta. De beregnede tider med maksimal vandret tidevandskraft for det halvdaglige faste tidevand viste, at forekomsttiderne for de ovennævnte jordskælv var tæt på tiderne med maksimal vandret tidevandskraft for det halvdaglige faste tidevand ved nymåne eller fuldmåne (Fig. 6, 7).

Longyao jordskælvet af M = 6.8, ningjin jordskælv af M = 7.2 og Hejian jordskælv af M = 6.3 opstod ti minutter efter den maksimale vandrette tidevandskraft af de semi daglige faste tidevand og Tangshan jordskælvet af M = 7.8 opstod 16 min før den maksimale vandrette tidevandskraft. Tidevandsstyrkerne blev rettet mod vest. Jordskælvets tidsmæssige egenskaber indikerede, at forekomsterne af disse begivenheder ikke var tilfældige, men blev kontrolleret af tidevandsstyrken fra Solen og Månen (Fig. 8).

her blev nogle jordskælv fra fjerne lande taget som et eksempel, dette forårsager ikke problemer, da rumtidskorrelationen af jordskælv allerede er bevist (Patricia et al., 2008).

hovedindholdet i de forskellige stresskilder, lokal lavvandet sprød skorpe og tidevandsstyrkeudløsende virkning er, at før forekomsten af Tangshan-jordskælvet, Tangshan-jordskælvsregionen, der har en geologisk og seismotektonisk baggrund, der er kendetegnet ved lav lokal skør skorpe, og hvor Tangshan-jordskælvsfejlen er placeret (Fig. 9). Tangshan-fejlen modtog stressfelt fra forskellige kilder, og spændingsakkumuleringen syntes at være betydelig siden 1972 ledsaget af den aseismiske slip ved Jiyunhe-fejlen (Fig. 1) som inducerede signifikant forskydningsspændingskoncentration i en dybde på 20 km tæt på sammenhængen mellem Tangshan og Jiyunhe-fejlene, og at Tangshan jordskælv hypocenter modtog en coulomb-fejlspænding på omkring 4,5 bar. Tidevandsstyrkerne spillede rollen som at udløse Jordskælvet ved at bringe Tangshan-fejlen til sin tærskelgrænse for at modstå den enorme spændingsakkumulering, da Hebei (nordøstlige Kina) – provinsen er et område med stærk sammenhæng mellem tidevandsstyrken og forekomsten af større jordskælv og Tangshan-jordskælvet skete 16 minutter før den maksimale vandrette tidevandsstyrke (Bouasla, 2009).

ved at bruge modellen af forskellige stresskilder, lokal lavvandet sprød skorpe og tidevandsstyrkeudløsende virkning, kan vi svare på, hvorfor Tangshan jordskælv var af enorm størrelse? Kan skyldes, at den seismogene fejl i Tangshan jordskælv har modtaget over lang tid en enorm stress fra forskellige kilder, og det skete på lav dybde kan skyldes, at den sprøde skorpe var af lav dybde (Bouasla, 2009).

diskussion

i denne undersøgelse blev manglen på forklaringer om årsagen til Tangshan jordskælv påpeget. Det forventedes, at den nye udledte model af forskellige stresskilder, lokal lavvandet sprød skorpe og tidevandsstyrkeudløsende virkning ville give rimelige svar på de uforståelige spørgsmål relateret til forekomsten af Tangshan jordskælv, især den enorme størrelse, brændvidde og den tidsmæssige forekomst. Det blev fundet, at denne model er den mest forståelige model til at forklare årsagen til Tangshan jordskælv. Der er forskellige hypocenters for 1976 Tangshan jordskælv (Department of Jordskælvskatastrofeforebyggelse, China Seismological Bureau, 1999). Den lave struktur af lokal skorpe nær Tangshan bør undersøges nærmere, for klart at forstå den tektoniske baggrund for dette stærke jordskælv, herunder forståelsen af egenskaberne ved overfladebrud i dette jordskælv, dets aktivitetshistorie under den sene kvartære og paleojordskælvaktiviteten i Holocæn.

følgende undersøgelser er gunstige for at præsentere undersøgelse:

Gao et al. (1995) opnåede analysen af forskydningsbølgeopdeling ved hjælp af digitale data i Tangshan-regionen fra 1982 til 1984, og deres resultater viste, at stress i Tangshan-regionen var meget kompleks. Ved hjælp af 3D s-hastighed struktur og modtager funktion metode af skorpen og øvre kappe under Tangshan område. Liu et al. (2007) viste, at jordskælvene i Tangshan-området hovedsageligt var fordelt mellem den øvre og nedre skorpe. Hu et al. (1993) påpegede, at Tangshan-jordskælvssekvenserne hovedsageligt blev styret af to tektoniske bælter: den ene er den største chokfejl i nne-retning; den anden er fejlen i den sydvestlige del af aftershock-området i NV-retning, undtagen Aftershock af størrelsesorden 7.1, andre 3 aftershocks af størrelsesorden større end 6 var alle bekymrede for NV-fejlen (Bouasla, 2009).

konklusion

efter forekomsten af Ta ngshan jordskælv er seismologer blevet forvirret af mange spørgsmål: Hvorfor Tangshan jordskælv opstod på det sted, hvor kun småskala brud ses på jordens overflade, og hvor Neotektonisk bevægelse ikke er aktiv og ingen stærke jordskælv blev registreret i historien? Hvorfor er der så mange stærke jordskælv i Tangshan jordskælvssekvensen? Hvorfor tendens og udbrud anomalier er fordelt så bredt? Og hvorfor nogle uregelmæssige variationer efter Tangshan jordskælv er endnu mere intensive og komplekse end før jordskælv (kompilere gruppe for Tangshan jordskælv i 1976, State Seismological Bureau, 1982)? Derfor er denne model nyttig til at forstå disse spørgsmål (Bouasla, 2009).

anerkendelse

jeg vil gerne takke professorerne Jin Eugene og Guosheng for deres vejledning og hjælp.