溯鷹：中國地震帶是如何分布的？

地震是地殼內(nèi)能量的突變性釋放。地震發(fā)生時(shí)，隨著地震波而向外輻射的能量，對人類生命和財(cái)產(chǎn)的安全造成了致命的威脅。而除了地震那巨大的破壞力外，它的不可預(yù)測性，也讓人們對它的恐懼再次上升了一個(gè)數(shù)量級。人們并無法像其他地質(zhì)災(zāi)害那樣，能夠顯而易見地觀察到地震的直接誘發(fā)源。如果你想避免火山災(zāi)害，你可以遠(yuǎn)離火山；想避免泥石流災(zāi)害，你可以離開高落差的山區(qū)，想避免海嘯，你不呆在海邊就行。但是地震呢？翻閱人類自古至今留下的地震記錄，無論城市、海邊、山區(qū)、平原…一切人類可能居住的地方，似乎留下了這地下惡魔的淫威。地震，就仿佛撒旦手中的骰子一樣，那隨機(jī)的災(zāi)難，說不定一不小心就甩到了哪里。

在這致命的破壞性和不確定性面前，人們對地震的恐懼異化為了高度的警覺與敏感，一些事實(shí)上與地震并沒有太多聯(lián)系的現(xiàn)象，便會(huì)因?yàn)槿藗兊目謶峙c敏感而聚焦起了大眾的視線。但是，地震發(fā)生在哪里真的就毫無規(guī)律可言嗎？這樣的說法同樣極端。雖然我們并沒有讓撒旦不擲骰子的本領(lǐng)，也依然無法知道那骰子隨機(jī)落在哪里，落出多大的點(diǎn)數(shù)，但最起碼，經(jīng)過地質(zhì)學(xué)家們不懈的努力，我們至少知道了骰子必須灑在棋盤里。而棋盤在哪里——在板塊構(gòu)造學(xué)這門研究地球運(yùn)動(dòng)形態(tài)及其動(dòng)力機(jī)制的科學(xué)面前——便是一個(gè)確定性的命題了。

板塊交界處的棋盤

板塊構(gòu)造學(xué)（Plate Tectonics）是一門全新的地球科學(xué)理論。它的誕生甚至比量子力學(xué)還要年輕幾十年。雖然它的源頭可以追溯到上世紀(jì)初大陸漂移假說的提出，但其核心理論體系的建立，卻是在上世紀(jì)中葉隨著海洋磁異常條帶的擴(kuò)張、洋中脊及熱點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)才予以完成的。板塊構(gòu)造學(xué)說的理論框架主要立足于三個(gè)確定的事實(shí)以及兩個(gè)基本的假設(shè)。其中，軟流圈的確定存在、星球級板塊的確定存在、以及巖石圈確定可以發(fā)生大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)這“三大事實(shí)”給了板塊構(gòu)造學(xué)一個(gè)基本的圖景，而地球總表面積不變、以及力在板塊中以剛性傳遞這兩假設(shè)，則為板塊構(gòu)造學(xué)所進(jìn)行的一切解釋給出了一個(gè)基本的前提條件。

如果要形象地描述建立在“三大事實(shí)”上的基本圖景，簡單地說便是這樣的：在地核這個(gè)燃料爐的的加熱下，具有流動(dòng)性特征的軟流圈產(chǎn)生滾滾對流環(huán)。而最上部的板塊呢，則是飄在“軟流圈之海”上的七巧板，隨著前者的對流，隨波逐流地運(yùn)動(dòng)在地球的最表面。

圖景畫出來后，為了描述問題，我們還得讓它動(dòng)起來。這就需要用到“兩大假設(shè)”了。

雖然板塊在對流環(huán)上是移動(dòng)的，但地球表面卻被板塊完全覆蓋，并沒有絲毫未被板塊填充的空間來容許這些板塊自由地移動(dòng)。根據(jù)第一假設(shè)地球的總表面積不變，這就相當(dāng)于站在一輛擠滿了人的公交車上一樣，車廂的體積是一定的。如果你要進(jìn)行一點(diǎn)位移， 但同時(shí)卻又?jǐn)U不出來額外的自由空間，那么你的移動(dòng)將必然同周圍接觸者產(chǎn)生作用：對前方人的擠壓、相對側(cè)面人的平移、以及相對身后的人的空間拉張。板塊之間也一樣，只不過板塊之間所進(jìn)行的卻是星球級的擠壓、平移以及拉張。在直接接觸的條件下進(jìn)行大規(guī)模的相對移動(dòng)，可想而知，必然會(huì)伴隨著大量能量的釋放與轉(zhuǎn)移。再根據(jù)第二假設(shè)力的剛性傳遞原則，由于板塊是剛體，廣袤的板塊內(nèi)部，并不會(huì)受到太多力的作用，它們相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量釋放及力學(xué)效應(yīng)，便被集中在了板塊之間針鋒相對的接觸邊緣。

于是，板塊邊緣集中了最為劇烈的力的作用，使得擠壓邊緣由于強(qiáng)烈的撞擊而形成宏偉的造山系，使得俯沖邊緣由于深深陷入地下而形成深邃的海溝，使得平移邊緣由于強(qiáng)烈的剪切摩擦而產(chǎn)生平直綿延的走滑斷裂帶，使得拉張邊緣由于破裂形成深大的裂谷或中脊…人們便是根據(jù)這些地貌學(xué)上的特征反映，將板塊的邊界一點(diǎn)一點(diǎn)地勾勒出來，繪制成了如下所示的全球板塊分布圖。

【板塊構(gòu)造學(xué)所解釋出的板塊分布圖，圖片來源：learner.org】

回到我們今天的話題上來，我們知道，地震是地殼能量的釋放。而板塊構(gòu)造告訴我們，板塊之間的能量需要消耗在這些剛性板塊的邊緣，換句話說，地震的發(fā)生范圍，其實(shí)就被板塊構(gòu)造學(xué)限定在了這板塊的分界線上咯？

那就把人類歷次記錄的地震事件的坐標(biāo)，投影到地球表面上吧。在投影的樣本足夠大之后，我們逐漸發(fā)現(xiàn)了問題的所在——地震發(fā)生的高頻率地區(qū)呈現(xiàn)帶狀分布，與通過地貌特征而限定出的板塊邊緣幾乎完全吻合！

【1963-1998歷次地震發(fā)生地的坐標(biāo)在地球表面的投影。圖片來源：alieninterview.org】

于是，板塊的邊緣，從此有了一個(gè)更為大家所熟知的名稱——地震帶。可以看到，無論從“經(jīng)驗(yàn)的”統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上看也好，從“邏輯的”構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論推導(dǎo)來看也罷，地震，只能發(fā)生在板塊的接觸帶上。在廣大的板塊內(nèi)部，地震活動(dòng)是微乎其微的。這一條條星球級的黑色巨線，便是撒旦播下骰子的棋盤。

中國的板塊與造山帶分布情況

當(dāng)然，你可能已經(jīng)在平時(shí)知識(shí)的涉獵中了解到板塊邊緣和地震間的密切關(guān)系，但我相信大家應(yīng)該還會(huì)有這樣的疑問——就拿大家最關(guān)心的中國區(qū)域來說吧，從上面地震分布的投影圖上看，除了青藏高原這個(gè)歐亞板塊與印度板塊的接觸帶外，中國確實(shí)處于歐亞板塊的內(nèi)部，但為何“板塊內(nèi)部”依然還投有不少的點(diǎn)，為何依然還會(huì)發(fā)生如此多的地震呢？

其實(shí)，上述經(jīng)典的板塊圖示，只是對星球級的板塊做出了描述而已。歐亞板塊、太平洋板塊、印度板塊….它們是地球的最大的一級板塊，而這些板塊呢，則是由次一級的小版塊所組成的。我們現(xiàn)在便來討論一下中國境內(nèi)的次級板塊。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，真正具體到中國尺度內(nèi)的地震分布，對應(yīng)的，則是這些次級板塊的分布邊界。

【中國三大亞板塊分布圖 圖片基于百度地圖。筆者在此基礎(chǔ)進(jìn)行繪制。】

中國內(nèi)部的基本構(gòu)造格局，便是圍繞著三個(gè)主要的次級板塊（也稱克拉通。以下不再討論全球級板塊，故簡稱板塊）而形成的，他們分別是華北板塊、華南板塊和塔里木板塊。三大板塊的分布如圖所示：如果粗略地描述便是這樣：三大板塊中，華北處在兩塊板塊中間，三者呈“7”字形排列。華北板塊在南側(cè)以秦嶺-大別造山帶為界與華南板塊分開，而在北西側(cè)則以阿爾金造山帶而與塔里木板塊為鄰。這兩條造山帶，分別是上述板塊間相互相撞擠壓的產(chǎn)物。

三個(gè)板塊顯然不能夠覆蓋中國的全部面積。充填在中國版圖內(nèi)其他區(qū)域的，除了這三大板塊親自碰撞產(chǎn)生的造山帶外，便是在漫長的遠(yuǎn)古時(shí)期拼貼到這些板塊邊部的一些微小陸塊、島弧了。譬如，我國更靠北一點(diǎn)的地方（新疆北部、內(nèi)蒙古、東北一部分），便屬于著名的中亞造山帶的一部分。中亞造山帶由堆擠在西伯利亞板塊和塔里木板塊之間的一系列零零碎碎的小陸塊小島弧們組成。這條寬闊的造山帶在西側(cè)以天山與塔里木板塊為界，綿延經(jīng)過外蒙古，塑造出遼闊的蒙古高原，最終在東方止于陰山-興安嶺山脈，從而與華北板塊毗鄰。

而整個(gè)青藏高原上面已經(jīng)說過，則直接起源于印度板塊向歐亞板塊的碰撞。高原本身便是由一系列推擠的陸塊拼貼而成的，它在北方以祁連山與塔里木隔山相望，而在東側(cè)則跨越龍門-橫斷山脈進(jìn)入華南板塊的上揚(yáng)子地區(qū)。

臺(tái)灣則更為直接，它壓根就是目前正在激烈活動(dòng)的西太平洋島弧的一部分。與日本列島在地貌上呈平行分布。

【中國造山帶分布圖 圖片來源：ditu.cn】

了解了中國內(nèi)部板塊和造山帶的大致分布區(qū)間后，讓我們在中國范圍內(nèi)再來演繹一次板塊構(gòu)造學(xué)的基本理論吧。“穩(wěn)定的剛性板塊在碰撞時(shí)，會(huì)在碰撞最為直接的邊緣產(chǎn)生大規(guī)模擠壓，形成平行于板塊邊界的高聳綿延的造山帶，并伴隨著巨大的能量釋放比如地震……”…..停！好的，讓我們看看中國內(nèi)部地震的頻度投影吧。是不是又一次與祖國一條條巍峨的山脈重合，從而勾勒出了次級板塊們那隱隱約約的輪廓？

【中國地震帶分布圖 圖片來源：godeyes.cn】

答案自然不言而喻，除了一些早已經(jīng)失活的造山帶（譬如秦嶺-大別、東中亞造山帶）外，其他的造山帶都以其尚不穩(wěn)定的力學(xué)機(jī)制而在印度板塊和太平洋板塊的作用下鋪開了自己的棋盤，這是沒有奇怪的。但是，仔細(xì)分析中國的地震分布圖，我們發(fā)現(xiàn)，在上面第一部分結(jié)尾時(shí)提出的問題，隨著板塊尺度的縮小，不僅沒有順利地解決，反而如同分形般，同樣再更次一級的尺度上出現(xiàn)了。這個(gè)現(xiàn)象明顯表現(xiàn)在華北板塊的內(nèi)部，“為什么次級板塊的內(nèi)部，還是分布著如此之多的地震投影點(diǎn)呢？”

繼續(xù)回答“二級板塊的下面還有三級板塊”？不，已經(jīng)不行了。大量研究表明，在數(shù)億年前太古代時(shí)，當(dāng)單位陸塊拼貼形成統(tǒng)一的華北板塊后，顯生宙中的華北板塊，已然是一個(gè)無法再進(jìn)行詳細(xì)劃分的整體了。

當(dāng)然，我們還是心存僥幸，板塊之間的作用力【主要】集中在板塊的邊緣嘛，在內(nèi)部，偶爾發(fā)生一些小規(guī)模的應(yīng)力場調(diào)整，也是情有可原的…..等等，情有可原？

1668年，郯城大地震，里氏8..5級，約5萬余人死亡，山崩地裂，泉涌三丈…

1975年，海城大地震，里氏7.3級，官方統(tǒng)計(jì)傷亡共18308人…

1976年，唐山大地震，里氏7.8級，官方統(tǒng)計(jì)24.2萬人死亡， 16.4萬人重傷…

在上面這些撼動(dòng)人心的數(shù)據(jù)面前，板塊構(gòu)造學(xué)家們好不容易用半個(gè)世紀(jì)建立起來的限定地震高發(fā)區(qū)的一點(diǎn)希望，便會(huì)隨著華北大地上地震之魔的狂舞，而如同震中的建筑一樣，瞬間歸于崩塌嗎？在大自然無處不在的隨機(jī)性面前，難道我們就真的只能用混沌學(xué)那“測不準(zhǔn)”三個(gè)字來敷衍萬事萬物？變幻莫測的造化胎動(dòng)，難道就容納不下一點(diǎn)確定的回答？

不。要知道，地質(zhì)學(xué)人所著眼的那個(gè)世界，并不是量子世界。

華北蘇醒！

這么說吧，我們知道，在時(shí)光的長河中，沒有什么東西是一成不變的。地質(zhì)學(xué)對滄海桑田的回答，已經(jīng)使得地史變遷的這種印象早已深入人心。那么換位思考一下，對于一個(gè)穩(wěn)定的板塊來說，暫且不談別的板塊對其的作用，我們能不能想象它自己會(huì)漸漸地活躍起來，逐步成為一個(gè)構(gòu)造活動(dòng)的高發(fā)區(qū)域呢？答案，是會(huì)的。

我們那從隱生宙時(shí)期形成以來便經(jīng)歷著數(shù)億年滄桑，穩(wěn)定地接受著時(shí)間洗禮的華北板塊，在如今，已經(jīng)從開始一點(diǎn)一點(diǎn)地失去它往日的厚重與沉穩(wěn)，在時(shí)間中睜開了它沉睡的雙眼，一點(diǎn)點(diǎn)地活躍了起來，使得內(nèi)部孕育了頻繁的地質(zhì)活動(dòng)。這種作用被稱為板塊的活化（Reactivation），研究表明，板塊的活化往往與板塊的減薄（Thinning）有關(guān)。而經(jīng)過了巖石地球化學(xué)、地震波、地?zé)崽荻鹊鹊戎T方面的驗(yàn)證，華北克拉通確實(shí)也有著減薄的事實(shí)。無論從其機(jī)制在板塊構(gòu)造理論中的特殊性考慮也好，從地震預(yù)測及礦產(chǎn)勘探等應(yīng)用方面考慮也罷，華北板塊的減薄，都注定將引來地學(xué)界的重視。2007年，我國國家自然科學(xué)基金委員會(huì)推出了為期8年的“華北克拉通”重大研究計(jì)劃，便是與華北板塊減薄相關(guān)方面的研究成為當(dāng)前地學(xué)界熱點(diǎn)的一個(gè)有力佐證。

根據(jù)相關(guān)研究，雖然華北版塊內(nèi)劇烈的地震活動(dòng)并非直接來自相鄰板塊（太平洋板塊）的推擠， 但太平洋板塊確實(shí)也難逃干系。由太平洋板塊俯沖所造成的擠壓應(yīng)力場的直接波及區(qū)域是日本島弧的范圍，而朝向大陸的方向，隨著俯沖板塊向下運(yùn)動(dòng)，在較靠后的區(qū)域的地表范圍內(nèi)，卻往往會(huì)發(fā)生拉張應(yīng)力。我們有這樣的生活經(jīng)驗(yàn)，對一塊橡皮泥或者面團(tuán)，對它進(jìn)行拉伸將不可避免地減少其厚度。板塊也一樣。在拉張應(yīng)力場下，巖石圈同樣將遭受不可避免的減薄。只不過，對于剛性的板塊，我們卻無法像面團(tuán)一樣使之柔和地伸展。伴隨著巨量的正斷層和相關(guān)的巖漿活動(dòng)，拉張應(yīng)力在地表的突然釋放，便成為了一次又一次地震活動(dòng)的第一推動(dòng)力。而這，也正是太行山-燕山地震帶的緣起之由了。

綿延萬里的華北平原內(nèi)部，還有一條橫貫?zāi)媳钡拇笮推揭茢鄬樱簿褪俏覀兯熘嫩皬]斷裂帶——它北起遼吉黑，南抵鄂東，波及河北、山東、江蘇，并與燕山地震帶“共振”于京津，直接如同一把鋒利的刻刀，在華北大地上留下百萬年的傷痕。郯廬斷裂帶本來是中生代時(shí)由華北板塊和華南板塊碰撞而形成的，然而，在隨后太平洋俯沖作用下，伴隨著太平洋俯沖所帶來的巨大走滑分量，這條古老的斷裂帶重新活躍，成為了橫插在板塊內(nèi)部的大地之刃。

當(dāng)然，太行山正斷層系以及郯廬斷裂帶，只是華北板塊內(nèi)部兩條比較宏觀的地震帶，事實(shí)上，在太平洋板塊俯沖作用中，俯沖入地幔的板塊必然會(huì)受到地幔的加熱，從而產(chǎn)生脫水相變。脫水過程中新生物質(zhì)的浮力上升，以及體積擴(kuò)大，都成為了華北克拉通減薄的積極貢獻(xiàn)因素，而對于人類來說，則又平添了諸多地震的隱患。最直觀的便是漫布在上述兩大地震帶之間的，深埋在地下的數(shù)以萬計(jì)的斷層與裂隙。記得不知是哪位地質(zhì)學(xué)家說過，“華北板塊的構(gòu)造樣式，就如同一個(gè)將盤子在地上摔粉碎，”他這樣形象地描述，“然后再踢上一腳。”

地震災(zāi)害的防護(hù)，要建立在對地質(zhì)客觀事實(shí)的承認(rèn)上。我們無法改變?nèi)A北板塊內(nèi)部地質(zhì)背景異常復(fù)雜的客觀事實(shí)，但是，這并不代表人們每天都要敏感到風(fēng)聲鶴唳，看到一些稍微不正常的自然現(xiàn)象就“草木皆兵”。對地質(zhì)現(xiàn)象的解答，主要還是要依據(jù)現(xiàn)代地質(zhì)科學(xué)的成型理論。何況，在升級抗震設(shè)施技術(shù)上，在優(yōu)化抗震機(jī)制建設(shè)上，我們確實(shí)還有很大可以去努力的空間。踏踏實(shí)實(shí)地依靠專業(yè)科學(xué)理論的進(jìn)展，實(shí)實(shí)在在地著手于抗震工程技術(shù)的提高，才是人類——這個(gè)以理性和智慧而立身的種族——在亙古不滅的地質(zhì)災(zāi)害面前能夠給出的最有底氣的，也是的唯一的答案。