1976 Kina, Tangshan jordbävning MW = 7.8 mekanism i efterhand

Inledning

Tangshan jordbävningen som inträffade i nordöstra Kina den 28 juli 1976 vid 3:42 am; plats 39, 6 kg n, 118, 0 kg E, Ms 7.8 (USGS) står i termer av förlust av liv som den största jordbävningskatastrofen i modern tid, innan jordbävningen Tangshan hade 1000.000 invånare och det hade uppskattats att kvartalet dödades (George och Xie, 2002). Tangshan jordbävning har varit föremål för flera geofysiska och geologiska studier av både kinesiska och utländska forskare (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 vara ett med det största antalet studier av en enskild seismisk händelse hittills. Det fanns 530 studier fram till 2006 om olika funktioner i Tangshan jordbävning (Yao och Jiang, 2006). Efter denna händelse genomfördes en omfattande undersökning av Tangshan-jordbävningen, inklusive seismiska prekursorer, intensitetsfördelning, källmekanism, efterskalv (Fig. 1a, b) såväl som de djupa och grunda strukturerna under Tangshan och angränsande regioner (Fig. 2a, b, 3a, b). Men hittills försöker forskare sitt bästa för att ge en perfekt identifiering om den seismiska uppkomsten av Tangshan jordbävningen, mer än 30 år har gått ännu, en del forskning är fortfarande på orsaken (Liu et al., 2007; Jiang, 2007a, b; Wang, 2001), det är långt ifrån slutet. Det är värt att överväga att en sådan händelse i ett intensivt aktivt tektoniskt område inte kunde undertryckas, men varför jordbävning av så hög storlek i Paleo-Craton-området i norra Kina långt från plattgränsen har detta varit ett av de obegripliga problemen. Det finns olika tankar om uppkomsten av Tangshan jordbävningen i de tidiga studierna. Men enligt Liu et al. (2007) kan de i grunden hänföras till två olika åsikter: en är betoningen på de horisontella interaktionerna mellan olika skorpblock (Fig. 4) och en annan är betoningen på den vertikala skorpdeformationen som orsakas av utbytet av skorpmantelmaterialen. De tidigare studierna om jordbävningsgeologi visade att Tangshan-jordbävningen var belägen på ocklusionsområdet bestående av Tangshan-felet och ett annat dolt fel (Guo et al., 1977) och dess tektoniska genesis tillskrevs aktiviteten av djupa fel med olika strejker (Li, 1986). Med hjälp av numeriska modelleringsmetoder undersökte flera forskare bryggningsprocessen och uppkomsten av Tangshan jordbävning, till exempel genom att använda 2-D finita elementmetoden (FEM), Zheng et al. (1984) undersökte bryggningsprocessen för Tangshan jordbävning under den horisontella kompressionen mellan olika block. På grundval av den 2-D Maxwell viskoelastiska modellen genomförde Mei och Liang (1989) numeriska simuleringar av bryggningsprocessen för Tangshan-jordbävningen och föreslog den så kallade seismogena hårdkroppsmodellen. På grundval av omtolkningen av data som erhållits från den djupa seismiska ljudstudien i Tangshan-området, Zeng et al. (1985) föreslog att jordbävningen i Tangshan kunde orsakas genom att överföra de övre mantelmaterialen till den nedre skorpan.

genom att använda FEM, Song et al. (1982) undersökte stressfältet på källfelet i Tangshan-jordbävningen och föreslog att Tangshan-jordbävningen orsakades av de gemensamma effekterna av de vertikala och horisontella krafterna. Här presenterar vi tre kända modeller om den seismiska genesen eller orsaken till Tangshan jordbävningen.

den tektoniska magma termo-seismiska modellen av Li (1986): Den är baserad på den syntetiska analysen av geologisk bakgrund, egenskaperna hos vissa prekursory anomalier, fördelning av seismiska sprickor och fokalmekanism. Li (1986) föreslog att Tangshan jordbävning vara resultatet av den kombinerade effekten av horisontell tryckspänning på grund av västerut subduktion av Stillahavsplattan och den uppåtgående tryckspänningen på grund av mantelhöjning och magma-intrång. Det har lett till moturs vridning av Tangshan massif som begränsas av flera fel (Fig. 5).

det finns några misstankar om denna modell: modellen är baserad på fellaktivitet och ger inga övertygande bevis om dynamiken i Tangshan jordbävningen (Liu et al., 2007). Hur olika skalfel med varierande djup skär regionen för att bilda blocket? Den andra är att, om ett sådant block existerar, verkar det mindre än inte bara omfattningen av seismisk denseness område av Ml = 4, men också mindre än området för efterskalv (Wang, 2001). Li (1986) tillskrev stressen som utlöste jordbävningen i Tangshan till mantelhöjningen, intrång i magma och västerut subduktion av Stillahavsplattan. Faktum är att stressfältet före Tangshan jordbävning kom från ett annat fenomen som en seismisk glidning vid Jiyunhe-felet under 1972-1973 (Shao och Shuzo, 1999), tidvattenstyrkor (Kai, 1988) och interaktionen mellan olika block i norra Kina (Zhang et al., 2003).

Multidynamiska processer och lokal försvagning av skorpmodellen av Wang (2001): huvudinnehållet i de multidynamiska processerna och lokal försvagning av skorpmodellen är: strax före jordbävningen i Tangshan 1976 hade plattorna runt det kinesiska fastlandet upplevt starka rörelser i nästan samma tidsintervall, vilket medförde multidynamiska processer och hade genomgått mycket komplex stressrörelse och spänningskoncentration. Påverkad av multidynamiska processer i olika riktningar var stressökningen i Tangshan balanserad; i så fall kunde mikrokranar i alla riktningar inte utvecklas lätt, så det fanns inga framträdande foreshocks. Under den ökade stressen försvagades den inneboende skorpstrukturen i Tangshan-regionen gradvis tillsammans med Ml = 4 seismisk denseness. Eftersom skorpan var relativt spröd i Tangshan-regionen. När stressen ackumulerade förstärktes omfattningen av lokal försvagning, vilket resulterade i kraftig upplösning i mittområdet ovan och förekomsten av Tangshan jordbävning, slutligen, epicentrarna för två huvudchocker av Tangshan jordbävningar var bara belägna i mittområdet. Eftersom djupet på det spröda skiktet var relativt grunt var hypocenterna för de två huvudstötarna också grunda, mittuppdelade motsvarade efterskalvområdet. Wang (2001) trodde att genom att använda denna modell av multidynamiska processer och lokal försvagning av skorpan för att förklara orsaken till Tangshan jordbävning, kan vi ansluta dynamisk källa till Tangshan jordbävningar med dynamiska omständigheter på det kinesiska fastlandet. Och förklarade händelsens orsak och förekomstregionerna för Ml = 4 seismisk denseness från 1973 till 1975; vi kan också förklara komplexiteten i Tangshan jordbävningssekvens och utan foreshocks; vi kan också förklara varför de två huvudsakliga chockerna inträffade på relativt grunt djup. Det finns dock några kommentarer på denna modell, Wang (2001) tog inte hänsyn till många prekursorer som kan hjälpa till att få tillförlitliga bevis om den seismotektoniska genesen av Tangshan jordbävning, såsom prekursorer av gravitationsanomali (Rui et al., 1997; Wei et al., 1985), deformation av Tangshan-felzonen och den ökande fellaktiviteten utanför denna zon (Xie och Ren, 1987), nivå av grundvatten i Tangshan-felblockregionen (Mei, 1985), tendensanomalier av radon före Tangshan-jordbävningen, avvikande variation i hydrokemi i den epicentrala regionen Tangshan-jordbävningen och avvikande jordresistivitet (Qian et al., 1983). Wang (2001) har infört termen för multidynamiska processer och föreslog att dessa processer fördes av plattans starka rörelse runt det kinesiska fastlandet, men enligt vår mening. Wang (2001) klargjorde inte tillräckligt karaktären hos dessa multidynamiska processer, förklaringen verkade mycket allmän och möjliggjorde flera antaganden om dessa multidynamiska processer. Som vi diskuterade i den första modellen har Wang (2001) också förbisett många stressfältkällor som levererade Tangshan jordbävningsregionen före jordbävningen.

Utvidgningskrypmodell av Niu (1985): utvidgningskrypmodellen för jordbävningskällans utveckling förkortas vanligtvis DC. Oelastisk volymetrisk utvidgning av bergmassor och felkryp betraktas som två grundläggande fysiska processer i DC-modellen. Den fysiska mekanismen för prekursorer av Ml = 7.8 Tangshan jordbävning har också analyserats och diskuterats i denna modell. Resultaten visade att prekursorerna av Tangshan jordbävningen inte orsakades av endast en faktor och prekursorer som observerats i och runt epicentral området före denna jordbävning kan grupperas i 3 typer:

Niu (1985) föreslog att upprepad utvidgning och diskontinuerlig krypning inträffade under processen för källutveckling av Tangshan jordbävningen kan delas in i följande 6 faser:

Niu (1985) trodde att den förberedande processen för jordbävningen i Tangshan, som en av intraplate-händelserna, kan kontrolleras gemensamt av den uppåtgående migrationen av djup massa och storskalig Intraplate-stressfält. Denna egenskap är förmodligen annorlunda än jordbävningen längs plattgränsen. DC-modellen har publicerats på kinesiska (Niu och Gang, 1976; Niu, 1978) och den är dåligt förstådd utanför Kina. Vi tror att utvidgningskrypmodellen är en mycket bra modell för att förklara mekanismen för Tangshan jordbävning, eftersom den kombinerar kinematiken med dynamiska egenskaper hos denna jordbävning. I denna modell har flera föregångare beaktats, Men Niu (1985) nöjde sig med att förklara dem enligt de teoretiska begreppen i hans modell. Tangshan jordbävning presenterar en stor komplexitet när det gäller mekanism, så det är ett bästa exempel för forskare som är villiga att utöka sin kunskap om Jordbävningsmekanism. Tangshan jordbävning skulle ha förutsagts om de korta och överhängande förutsägelserna inte försummades, så det är mycket användbart fallstudie i jordbävningsförutsägningsfältet (Bouasla, 2009).

den nya modellen av olika spänningskällor, lokal Grunt spröd skorpa och TIDVATTENKRAFTUTLÖSANDE effekt

under det senaste decenniet har vi lärt oss mycket om de processer som orsakar 90% av världens jordbävningar med hjälp av modellen för plattaktonik har förståelsen för de geologiska aktiviteterna som äger rum vid gränserna för jordens stora jordskorpsplattor ökat enormt. Ändå är lite känt om processerna på jobbet i plattans interiörer, särskilt inom länder. De flesta enkla teorier om plattektonik antar att det inte finns någon deformation i plattorna. Detta är verkligen inte sant när vi betraktar de stora och skadliga historiska jordbävningar som har inträffat i områden långt från de faktiska plattgränserna (Lynn, 1978), det bästa exemplet på dessa är jordbävningen i Tangshan den 28 juli 1976.

författaren föreslog modellen för olika stresskällor, lokal Grunt spröd skorpa och tidvattenkraft som utlöser effekten för att förklara orsaken till Tangshan jordbävning; denna modell framkallas av flera studier och kan delas in i tre delar (Bouasla, 2009).

olika stresskällor: alla modeller som behandlar problemet med Tangshan jordbävningsmekanism nämnde att det fanns olika stressfältfokus som levererade Tangshan jordbävningsregionen före jordbävningens förekomst. Dessa källor är främst: höjningen av den övre manteln under Tangshan-regionen (Liu et al., 2007; Li, 1986; Wang, 2001) (Fig. 2, 3), termisk stress (Zhang, 1987), den kinesiska forskaren Zhang trodde att förekomsten av hög tempreture zon, som härrör från den övre manteln termisk plym i Xialiaohe-Bohai-Huanghua område, med sitt centrum i mitten av Bohai Bay och den horisontella termiska lutning i närheten av Cangdong fel ledde till koncentrationen av geotermisk stress i Tangshan området, intrång av magma i jordskorpan under Tangshan regionen (Liu et al., 2007; Niu, 1985; Wang, 2001), effekten av interaktionen huvudsakligen mellan Stilla havet och indiska plattor mot den Eurasiska plattan som förser norra Kina med en enorm mängd stress (Mian et al., 2007; Peter och Tapponier, 1977; Clyde et al., 1995), interaktionen mellan olika block i norra Kina (Zhang et al., 2003; Shou, 1995) (Fig. 4) och de aseismiska rörelserna före förekomsten av Tangshan jordbävning (Shao och Shuzo, 1999).

lokal Grunt spröd skorpa: denna del avslutades baserat på studierna av Liu et al. (2007), Wang (2001), Li (1986) och Guo et al. (1977) och observationerna under det fältarbete vi har gjort i Tangshan-området.

enligt Liu (2007) var händelserna i Tangshan-området huvudsakligen fördelade på den korsande delen av hög-och låghastighetsmediet, det maximala brännvidd som nåddes till den nedre skorpan, vilket innebar att jordbävningar i allmänhet äger rum inom skorpans spröda hårda kropp, inklusive dess nedre del (Fig. 2, 3).

från Wang-modellen (2001), multidynamiska processer och lokal försvagning av skorpan kan detta faktum också bevisas, eftersom Wang (2001) föreslog en lokal försvagning av skorpan för Tangshan-området, dessutom har Wang (2001) också förlitat sig på flera tidigare studier främst på Leland och Zelt (1991) – modellen.

Li (1986) och Guo et al. (1977) har gett en omfattande geostrukturell bakgrund av Tangshan-området, trodde de att den regionala strukturella bakgrunden till Tangshan-jordbävningen kan betraktas som en korsning i Tangshan-distriktet i ew-riktningen Wuyuan-Changcjiakuo (Kalgan) – Tangshan tektonoseismisk zon med Ne-riktningen Hebei-Shandong fault block depression seismisk zon (särskilt East Cangzhou faulting seismic zone). Slutsatsen av deras verk ger en uppfattning om att Tangshan jordbävningszon är tektoniskt signifikant.

tidvattenkraft utlösande effekt: Denna del framkallas av följande studier av Kai (1988), Sachiko et al. (2004) och Amy (1980) och rapporten från University of California – Los Angeles (UCLA).

enligt rapporten som uppnåtts av UCLA kan jordbävningar utlösas av jordens tidvatten. Jordens tidvatten produceras av månens och solens gravitation på jorden, vilket får havets vatten att slosh, vilket i sin tur ökar och sänker stressen på fel ungefär två gånger om dagen. Forskare har undrat över effekterna av jordvatten i mer än 100 år. Stora tidvatten har en signifikant effekt vid utlösande jordbävningar; jordbävningarna skulle ha hänt ändå, de kan skjutas förr eller senare av tidvattnets spänningsfluktuation (Sir och Turcaud, 2004).

i den nuvarande modellen menar vi inte att tidvattenstyrkorna i solen och månen spelade huvudrollen för förekomsten av Tangshan jordbävning, men vi tror att tidvattenstyrkorna har fört Tangshan jordbävningsfel till dess tröskelgräns för att motstå den enorma mängden stress. Med andra ord deltog de bara i att utlösa jordbävningen i Tangshan.

Sachiko et al. (2004) observerade en korrelation mellan jordvatten och jordbävningshändelse som är nära relaterad till den regionala tektoniska stressen. De undersökte riktningen för tidvattenkompressionsspänningen med hjälp av grunda jordbävningar som inträffade i 100 subregioner i Japan i nästan fem år. Azimutalfördelningen av kompressionsspänningen erhållen för de observerade jordbävningsdata jämförs med den som syntetiseras för slumpmässig jordbävningsförekomst. Statistisk analys bekräftade en signifikant skillnad mellan de observerade och slumpmässiga katalogerna för 13 delregioner, som inkluderade de områden där ovanliga seismiska aktiviteter ägde rum nyligen och där möjligheten till framtida stor jordbävning har hävdats. För dessa underregioner inträffade jordbävningar företrädesvis när tidvattenkompressionsspänningen var nära den dominerande riktningen för p-axeln för fokalmekanismer erhållna i motsvarande underregioner. Detta föreslog att tidvattenspänningen kan uppmuntra jordbävningshändelse när den verkar i riktning mot att öka den regionala tektoniska stressen.

Amy (1980) hade jämfört ursprungstiderna för mer än 4700 efterskalv från jordbävningen juni-juli 1976 Susanville (Kalifornien) för perioden mellan 20 juni och 1 juli med fasen av tidvattenkomponenter med fast jord som är lämpliga för normal och skjuvspänning på nordöstra och nordvästra trendande felplan. Baserat på denna jämförelse inträffade cirka 20% fler jordbävningar ibland när den normala tryckspänningen på felplanet minskade och skjuvspänningen ökade i betydelsen glidning på felplanet. Detta kan förklaras av två stora skurar av efterskalv som inträffade vid tillfällen då tidvattenspänningar var gynnsamma för rörelse på felplanet, snarare än kontinuerlig utlösning av små händelser under hela sekvensen.

Kai (1988) föreslog att förekomsten av Tangshan jordbävning berodde på solens och månens tidvattenkraft. Han har bekräftat att Hebei (norra Kina) är ett område med stark korrelation mellan tidvattenstyrkan och händelserna av stora jordbävningar, Xingtai jordbävning 1966, Hejian jordbävning 1967 och Tangshan jordbävning 1976 utlöstes av tidvattenstyrkan, Kai (1988) föreslog att de gemensamma egenskaperna hos deras förekomsttider bekräftade dessa fakta. De beräknade tiderna för maximal horisontell tidvattenkraft för den halvdagliga fasta tidvattnet visade att förekomsttiderna för ovan nämnda jordbävningar var nära tiderna för maximal horisontell tidvattenkraft för den halvdagliga fasta tidvattnet vid nymåne eller fullmåne (Fig. 6, 7).

Longyao jordbävning av M = 6,8, Ningjin jordbävning av M = 7,2 och Hejian jordbävning av M = 6,3 inträffade tiotals minuter efter den maximala horisontella tidvattenkraften för de halvdagliga fasta tidvatten och Tangshan jordbävning av M = 7,8 inträffade 16 min före den maximala horisontella tidvattenkraften. Tidvattenstyrkorna riktades mot Väst. Jordbävningarnas tidsmässiga egenskaper indikerade att händelserna av dessa händelser inte var slumpmässiga utan styrdes av tidvattenkraften från solen och månen (Fig. 8).

här togs några jordbävningar från avlägsna länder som ett exempel, detta orsakar inte problem, eftersom rymdtidskorrelationen av jordbävningar redan har bevisats (Patrizia et al., 2008).

huvudinnehållet i de olika spänningskällorna, lokal Grunt spröd skorpa och tidvattenkraftutlösande effekt är att före förekomsten av Tangshan jordbävning, Tangshan jordbävningsregionen som har en geologisk och seismotektonisk bakgrund som kännetecknas av Grunt lokal spröd skorpa och där Tangshan jordbävningsfel är belägen (Fig. 9). Tangshan-felet fick stressfält från olika källor och stressackumuleringen verkade vara betydande sedan 1972 tillsammans med den aseismiska glidningen vid Jiyunhe-felet (Fig. 1) som inducerade signifikant skjuvspänningskoncentration på ett djup av 20 km nära sammankopplingen av Tangshan-och Jiyunhe-felen och att Tangshan-jordbävningshypocentret fick en coulomb-felspänning på cirka 4,5 bar. Tidvattenstyrkorna spelade rollen att utlösa jordbävningen genom att föra Tangshan-felet till dess tröskelgräns för att motstå den enorma stressackumuleringen, eftersom Hebei (nordöstra Kina) – provinsen är ett område med stark korrelation mellan tidvattenstyrkan och förekomsten av stora jordbävningar och Tangshan-jordbävningen hände 16 min före den maximala horisontella tidvattenkraften (Bouasla, 2009).

genom att använda modellen av olika spänningskällor, lokal Grunt spröd skorpa och tidvattenkraft utlösande effekt, kan vi svara varför Tangshan jordbävning var av enorm storlek? Kan bero på att det seismogena felet i Tangshan jordbävning har fått under lång tid en stor stress från olika källor och det hände på grunt djup kan bero på att den spröda skorpan var av grunt djup (Bouasla, 2009).

diskussion

i denna studie påpekades bristen på förklaringar om orsaken till Tangshan jordbävning. Det förväntades att den nya härledda modellen av olika stresskällor, lokal grund spröd skorpa och tidvattenkraftutlösande effekt skulle ge rimliga svar på de obegripliga frågorna relaterade till förekomsten av Tangshan jordbävning, särskilt den enorma storleken, bränndjupet och den tidsmässiga förekomsten. Det visade sig att denna modell är den mest begripliga modellen för att förklara orsaken till Tangshan jordbävning. Det finns olika hypocenters för 1976 Tangshan jordbävningar (Department of Earthquake Disaster Prevention, China Seismological Bureau, 1999). Den grunda strukturen hos lokal skorpa nära Tangshan bör undersökas ytterligare, för att tydligt förstå den tektoniska bakgrunden till denna starka jordbävning, inklusive förståelsen av egenskaperna hos ytfrakturzonen för denna jordbävning, dess aktivitetshistoria under den sena kvartära och paleoearthquake-aktiviteten i Holocene.

följande undersökningar är gynnsamma för att presentera studie:

Gao et al. (1995) uppnådde analysen av skjuvvågsuppdelning med hjälp av digitala data i Tangshan-regionen från 1982 till 1984 och deras resultat visade att stress i Tangshan-regionen var mycket komplex. Med hjälp av 3D s-hastighetsstruktur och mottagarfunktionsmetod för skorpan och övre manteln under Tangshan-området. Liu et al. (2007) visade att jordbävningarna i Tangshan-området huvudsakligen fördelades mellan övre och nedre skorpan. Hu et al. (1993) påpekade att Tangshan-jordbävningssekvenserna huvudsakligen kontrollerades av två tektoniska Bälten: en är det största chockfelet i nne-riktning; den andra är felet som ligger i sydvästra delen av aftershock-området i NW-riktning, förutom aftershock av magnitud 7.1, andra 3 aftershocks av magnitud större än 6 var alla berörda av NW-felet (Bouasla, 2009).

slutsats

efter förekomsten av jordbävningen i Ta ngshan har seismologer blivit förbryllade av många frågor: Varför Tangshan jordbävning inträffade på den plats där endast småskaliga sprickor ses på jordens yta och där Neotektonisk rörelse inte är aktiv och inga starka jordbävningar registrerades i historien? Varför finns det så många starka jordbävningar i Tangshan jordbävningssekvensen? Varför trend och utbrott anomalier fördelas så bred? Och varför vissa anomala variationer efter jordbävningen i Tangshan är ännu mer intensiva och komplexa än före jordbävningen (compile group for Tangshan earthquake 1976, State Seismological Bureau, 1982)? Därför är denna modell till hjälp för att förstå dessa frågor (Bouasla, 2009).

bekräftelse

Jag vill tacka professorerna Jin Zhenmin och Qu Guosheng för deras riktning och hjälp.