注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

《新发现》杂志官方博客

上海文艺出版总社

 
 
 

日志

 
 

当人类撼动地球  

2009-06-02 15:14:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

当人类撼动地球 - 新发现 - 《新发现》杂志官方博客

 

人类能够诱发地震?这听上去像个笑话。然而,筑坝、采矿、钻探、地热应用等人类活动对地壳产生着深刻影响,有时甚至会引发毁灭性的反应。这样的例子已经屡见不鲜……

 

编译 全志钢


    猜猜看,水坝、矿井、石油钻井和地热应用中心之间存在着什么关联?答案是:所有这些装置都可能触发……地震。“不可能!”你一定会这么说。不过,只要翻翻报纸,你就会发现近些年来这样的例子与日俱增。比如,2006年12月瑞士巴塞尔的一项深层地热开发项目、2007年8月美国犹他州的一座煤矿、2008年2月德国萨尔布吕肯地区的一座煤矿都因为诱发了一系列的地震而相继遭到媒体的炮轰。而针对去年5月12日中国四川发生的那场惨烈的大地震,也有一小部分科学家提出了大胆的设想,认为它的发生与附近的一座水库不无关联。

 

数十年的观测
    人类在地球上奔波劳碌,对地球来说就像是保龄球上的细菌一样,说人类能够对这个巨大的岩石球体造成什么样的影响,的确难以想象。“地震,完完全全是天灾啊!”每个人都会很自然地这么想。为什么要把大地的震动归咎于人类?如何能够证明人类行为对某场地震负有直接责任?
    事实上,数十年来,多项观测已经令负责监听地球脉搏的科学家们忧心忡忡。“人类行为可能影响地壳活动的担忧之所以会产生,是因为不管从时间上看还是从空间上看,人类的建设行为譬如水库蓄水等,与地震确实存在着某种巧合。”法国格勒诺布尔第一大学地球内部及地壳构造物理学实验室的让-罗贝尔·格拉索(Jean-Robert Grasso)解释说,“如果只是观察到一次这样的地震事件,我们对此还会心存疑问,但如果一系列的地震都在一个特定的地点发生,我们就比较有把握了。”
    为了验证人类活动是否会对地球的地质构造产生影响,就必须确切地了解某个地区在修建一些受到指责的设施之前的地震活动。在法国,过去500年中人类有震感的地震都被很好地记录在案。这为让-罗贝尔·格拉索提供了充分的证据,使他得以令人信服地证明,自上世纪80年代以来在法国波城地区测得的地震,包括一些4级以上的地震,都是由于埃尔夫阿奎坦集团公司(Elf Aquitaine)对Lacq天然气田进行大规模开采造成的。在此之前,从地震活动的角度来说,阿基坦沉积盆地一直是法国最平静的地区。“资料记载显示得一清二楚,在1969年人们首次开采天然气的10年之后,地震开始在这个地区出现,从此便不断发生。”巴黎地球物理学院的帕斯卡尔·贝尔纳(Pascal Bernard)解释说。
    另一个例证是,从地质角度看,美国的东北部原本是一片很不活跃的地区,但自20世纪80年代以来发生了一系列的地震。科学家们认为,其中的三分之一都是由深层矿藏的开采、面积巨大的露天采石场以及深入地下的液压井直接造成的!而根据纽约哥伦比亚大学拉蒙-多尔蒂地球观测站(Lamont-Doherty Earth Observatory)的地质学家克里斯蒂安·克洛兹(Christian Klose)的研究证明,这并不是一个孤立的个案。

 

地壳的浅层
    2007年8月,克里斯蒂安·克洛兹在其发表的统计结果中指出,在全球200多个地点,人类行为已经被公认为应该对当地地震活动的发生负责。由此他得出的结论是:“看一看全球范围内人类诱发地震的分布,我们就会发现它们大多位于稳定的大陆地区,而这些地区的自然地震频率从历史上看都是很低的。”
    要了解这种分布的成因,首先要知道,从逻辑上说,如果一个地区本身不是地震多发区,我们就更容易发现该地区的地震与油田开采或水库蓄水之间的联系。在人们探测地下核实验造成的地震时,这一原则也同样有效。比如2006年10月朝鲜进行的核实验便引发了一场4.2级的地震。这种分布的形成首先是因为监测较为便利,此外还存在着一些纯粹地质学上的原因。其实,“平静的”大陆地区发生地震的风险更大,因为和地震活动频繁的地带相反,这些地区的自然地震通常都是在接近地表的地壳浅层发生。而“这些可能产生地震的地层处于人类活动的干扰范围之内,因而其平衡也更容易受到人类活动的破坏。”美国地质调查局(USGS)的亚特·麦克加尔(Art McGarr)说。这一点,对于证明地震与人类活动之间的联系来说,是一项关键性论据。这一论据比起那种简单的“巧合说”来得更加有力,特别是它能够说明为什么在很多情况下,大型地震常常是在人类开发行为进行多年后才发生。

 

人类,地震“诱发者”
    科学家们的理论基础是一项已有上百年历史,且在评估材料抗应力强度方面行之有效的,名为“莫尔-库仑”的岩石力学理论。该理论建立在一系列石柱抗压抗拉的实验之上,能够描绘断层(地壳中天然存在的断裂带)如何随着所受应力的变化接近或远离断裂的发生。主要的互相对立的应力,一是断层上岩石质量造成的垂直力,而另一个则是由于地质构造板块运动造成的挤压或扩张的水平力。岩石在这些力的作用下发生伸缩变形,直到有一刻这些应力超过了断层的承受能力,后者便发生断裂,并释放出它储存的能量,这便是地震。
    那么人类在这整个过程中起到了什么作用呢?人类通过水库积蓄起质量惊人的水,或者开采出地下几百万吨的矿物或碳氢化合物,要么是给地壳压上千钧重担,要么是减轻了它原本承受的重量。这样一来,就改变了断层在自然状态下本来早已适应的应力,再加上地质构造力的作用,就为断层的断裂提供了便利条件。换句话说,“人类诱发的地震首先是一种自然现象,人类的责任仅限于起到了诱发作用。”拉蒙-多尔蒂地球观测站研究人类活动诱发地震的专家莱昂纳多·希伯(Leonardo Seeber)指出。科学家们的工作在于论证人类对断层施加的应力改变,能够促使地震在特定的时间、特定的方位以特定的强度发生。

 

小小的干扰足矣
    通过对众多案例的分析,我们得出了一个非常惊人的结论:人类不需要对自然体系进行强力干扰便能够激发断层的活动。“如果断层已经处在断裂的临界点上,那么断层面的垂直应力只要有104帕(相当于大气压的十分之一)的改变就可能诱发断裂。”帕斯卡尔·贝尔纳解释道。因此,就像压垮骆驼的最后一根稻草一样,人类也可能加速地震的发生。比如1989年澳大利亚纽卡斯尔的那场地震大概就是这样发生的……当然,会受到人类活动影响的,不只是这些处于断裂边缘的断层,因为,人类的干扰如液压井,其量级可能是十几个标准大气压,而这恰是断层进行重整通常需要的力度。    

    

数千年的影响
    “那些处于地质旋回中期的断层,只要它们位于人类建筑设施的附近,就很可能被人类活动激活。”帕斯卡尔·贝尔纳指出。如果说人类不费吹灰之力就能唤醒沉睡的断层,那就意味着,人类同样也有能力与我们这个星球自身的力量抗衡……
    我们也终将理解,人类活动具有诱发地震这样一种相当令人不安的能力。因此,不能把地震完全看做是一种无法避免的天灾而推卸掉我们自己的责任。现在有待了解的是,人类在多大程度上“提前了”断层的断裂。如果说,在断层本来就以较高速度接近断裂的那些地区,比如地质板块的边缘(如环太平洋火山带或喜马拉雅山脉),人类的干扰只是把地震的发生提前了几年,那么“在断层运动极其缓慢的地区,比如地质板块的中心地带(如南非、澳大利亚或北欧……),人类干扰则可能将地震的发生提前上千年甚至上万年!”莱昂纳多·希伯指出,“在这种情况下,我们就可以说,如果没有人类的介入,这些地震根本不会发生。”
    面对如此令人困扰的情形,有人提出了这样一个问题:既然我们知道人类干扰能够诱发地震,那么我们能否预知地震发生的日期?不幸的是,答案是否定的……“不管是自然的地震还是人类诱发的地震,都不可能被预测,”让-罗贝尔·格拉索指出,“原因很简单:我们不知道地壳中应力的情况,这是无法通过观测直接获得的。”不过,2004年以来,美国圣安德列斯断层监测站(Safod)的地质学家们就一直试图预测该断层何时会发生地震。

 

越来越深……
    科学家们在地表下3公里深处的钻井里安装了一些探测器来监测岩石的属性以及它们在这一深度的压力状况。这是一片前所未有的实验领域,尚无法帮助人类预测断层何时会苏醒……因此,试图摸清地球在人们的骚扰下什么时候会勃然大怒,是完全徒劳的。“我们永远不可能断言,如果在断层地带进行建筑就一定会导致地震,”让-罗贝尔·格拉索总结道,“但是警醒地意识到地壳的脆弱状态、意识到它是由一些随时可能断裂的区域及其他一些区域构成的一个非常异质的体系,这总是好的,不是吗?”而目前,科学家们仍然无法断言哪些区域是行将断裂的……
    人类通过改变大气状态的微妙平衡而对气候形成了干扰,这点已经得到证明,我们同样应该意识到人类也有可能惹恼我们这颗易怒的岩石星球。而且这种情况日益显著,因为人类出于对原材料及能源与日俱增的需求而展开了对宏大工程的追逐,我们建筑的水库越来越巨大、对地球的挖掘越来越深入……南非的To Tauna金矿已经开采到地下3.9公里深处,而俄罗斯萨哈林1号石油钻井已经深入地壳11公里。

  评论这张
 
阅读(17962)| 评论(28)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017