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作者简介：
嵇少丞，加拿大蒙特利尔大学工学院终身教授、中国地质科学院地质研究所客座研究员，中国科学院海外评审专家；主要研究领域为流变学、岩石物理、构造地质学和大陆动力学。
唐山大地震的余震?
36年前，在今年这次唐山地震的同一条断裂上真实发生了一次惨绝人寰的大地震，造成24万人死亡。大地震过后，最早报出震中在唐山的不是国家地震局，而是当时的邮电局，因为邮电局在与各地联络过程中发现唯独唐山市的电话打不通。
在这次4.8级地震后，人们最为关心的是，它与1976年的唐山大地震之间是什么关系?若今年的唐山地震是1976年唐山大地震的余震，民众就不必恐慌，因为随着时间的演化余震总是比先前主震的震级变得越来越小。相反，若新的唐山地震是“老凶手重新作案”，即造成1976年唐山大地震那条断裂的重新活动，这个4.8级就可能是未来强震的前震，这样情况就严重了。
对于这次地震的性质，专家之间存在着明显的分歧。中国地震台网中心地震预报部副主任蒋海昆研究员说，这次唐山地震是1976年7.8级唐山大地震的余震。但是，同为该中心研究员的孙士鋐则表示，将相隔36年之久的两次地震联系起来，把后者称之为前者的余震是不妥当的。于是乎，“独立的地震”与“1976年的余震”两派观点在网络上有了很大冲突。
蒋海昆研究员认为：“余震是在大地震，即中强度以上地震之后接连发生的地震。可以从空间、时间以及破裂机制等方面来判断一次地震是否属于余震。余震一般在主震的同一地方发生。这次4.8级地震，发生地处于1976年唐山大地震70多千米破裂区的中部，即属于大地震的余裂区。从时间上看，此次地震还处于余震明显活动的时间段里面，是正常的余震。”上述解释，普通民众很难读瞳，但是对于内行人来说上述解释又不到位。例如，难道所有震源出现在同一条断裂带内的地震都是先前强震的余震吗?仅凭震源位置(空间)和断裂运动方式这两方面就可以准确无误地判断一次地震是否属于先前地震的余震?
其实，在地震学上，前震、主震、余震的概念相当模糊，并没有十分严格、精确的界定。如果一次震级较小的地震发生在一次震级较大的地震之前，前面震级较小的地震就叫前震，后面那次震级较大的地震就叫主震。如果一次震级较小的地震发生在一次震级较大的地震之后，震级较大的地震就叫主震，那么后面发生的震级较小的地震就是余震。举个例子，某地发生一次6.5级地震，之后4个小时发生了一系列震级小于5.3级的地震，人们就把那次6.5级地震称为主震，之后发生的小震叫余震。如果6.5级地震过后5小时又发生一次8.0级地震，那么后来这个8.0级地震就是主震，它之前的所有地震包括那次6.5级地震都是前震了。如果6.5级地震过后5小时发生的地震不是8.0级，而是6.7级，人们又会称之为双震，即6.5和6.7级两次地震都是主震。双震有时发生在同一断裂体系中不同的断层上，例如，1988年11月6日21时3分14.5秒在云南澜沧地区的木戛河断裂发生了7.6级地震(北纬22.83度，东经99.71度)。13分钟之后，在其西北方向上约63千米处耿马地区的南汀河断裂上又发生7.2级地震(北纬23.40度，东经99.77度)，后者由前者触发而起。木戛河断裂和南汀河断裂合在一起构成澜沧一耿马断裂带。这两次地震还触发了一条近东西走向的汉田坝断裂，产生4次6级以上的余震。可见，情况是复杂的。
1976年的唐山地震同样复杂，亦可视为双震。那年7月28日3点42分53.8秒发生77.8级地震，震中在唐山开平区越河乡，即：北纬39.6度，东经118.2度，震中烈度达11度，震源深度16千米。当天18点45分在滦县又发生了7.1级地震，同年11月15日天津宁河发生了6.9级地震。7.8级地震持续约12秒，有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京和天津受到严重波及。强震产生的能量相当于100颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。地震前没有发生明显的前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，唐山被夷为废墟，682 267间民用建筑中有656 136间倒塌或受到严重破坏，242 769人死亡，164 851人重伤，4 204个孩子成了孤儿。地震罹难场面惨烈到极点，为世界罕见。
为什么要发生余震?
大家知道，汶川地震的主震发生于2008年5月12日14点28分4秒。截至2008年10月31日共发生余震35 407多次，其中4.0-4.9级234次，5.0-5.9级32次，6.0-6.9级8次，最大余震为5月25日1 6时21分青川县的6.4级地震。5.4级以上的较强余震均分布于茂县、绵竹以南及平武以北地区，中间部分无较强余震发生。余震范围长达320千米，宽80千米。震级较大的余震给灾民和救援人员的生命带来非常大的危险，因为建筑物结构在主震时已经受到损坏，再受到余震袭击，损坏就会进一步扩大，甚至造成倒塌。主震之后，援救人员到破坏的建筑物内搜寻和营救灾民，原居民回家寻找亲人，取回物品，都冒着非常大的危险。
为什么一次大地震后会发生无数次余震?原因不外如此几个方面：(1)断裂带及其邻区各地块之间应力和应变的重新调节与平衡。主震时岩石发生破裂与位移，造成新的不平衡，余震是主断面邻近区域内小断层在新的应力场作用下发生局部破裂与位移造成的。大家不妨做个类比实验，将黄豆倒进一个玻璃瓶里，粗看好像瓶子满了，摇晃几下，体积变小了，再摇晃，体积还要减小，摇晃使得豆粒变得更紧密堆积，豆粒之间发生了位移，这就相当于发生了小地震。等到全部豆粒都作最紧密堆积之后，这个体系就稳定了。从这层意义上讲，余震是重新夯实因主震造成源区岩石破碎松散的地质过程。(2)主震造成断裂带内部岩石及其周边岩石的力学和物理性质发生突变。例如，孔隙度与渗透率增加，岩石摩擦强度降低，断层更易于活动了，于是就会发生一系列小震。(3)主震使得断裂带内部特别是已经滑移区与尚未滑移区的边界线周围的流体压力重新分配。局部区域流体压力相对升高，从而有利于形成新的破裂或使得老断裂重新活动，形成余震。 地震属于“自洽系统”，具有自相似的特点。每次地震，无论大小，都有余震，甚至还有前震。每个地震，都可能是其他地震事件触发而成。每个地震，又都可能触发或激发新的地震事件，形成余震。所以，目前对前震、主震、余震的划分有些人为因素，从其形成的机理和力学因素考虑较少。
余震可以持续很久?
余震以其震级低(一般比主震至少低一个震级)和频度(单位时间内发生地震的次数)高为特征。所有余震所释放的总能量还不到主震能量的10％。目前，判别一次地震是否是从前强震的余震，主要看现今地震频度是否恢复到主震，之前相当长时段的正常水平(即背景频度)、检验用的是修订后的Omori经验公式。地震频度图表现为一个尾巴拖得非常非常长的衰减曲线。因为背景频度往往不清，用此频度值确定某个地区余震的持续时间并不可行。主震1-2年之后，地震频度一般就已经下降到最大峰值的1％以下，余震就可视为基本结束。
余震的持续时间主要取决于如何认定一个地区的地震的背景频度。在世界上主要岩石圈板块的边界，经常发生地震，地震复发周期因此就短，前后两次地震之间的背景频度较高，容易估算。用Omori经验公式得出的余震的持续时间一般不到10年。但是，若将这种方法硬搬到成分复杂、历史复杂、构造复杂、地热结构各异的大陆就有问题了，地震复发周期一般为几百甚至几千年，之前没有地震仪，无法完整地记录所有级别的地震。因此，也就无法准确估算各地区地震的背景频度，也就无法自信地套用Omori经验公式计算余震的持续时间。
其实，一个地区余震的持续时间取决于主震后断裂带内部岩石力学性质的恢复，就像前面那个例子中，体积一直减小到瓶子里黄豆作最紧密堆积为止。唐山地震的震源深度为16千米，在这个深度上，压力高达400多兆帕。在这样压力下，主震瞬间在岩石中形成的破裂空隐是无法持久的，很快就会被假熔岩、压溶-沉淀矿物(方解石、石英等)胶结，岩石剪切强度和渗透率用不了几年就会基本恢复。但是，近地表几千米的浅部地壳(小于4-5km)，断裂带内部岩石的强度和渗透率恢复一般较慢。所以，从地质角度讲，那些震源深度十几千米的地震不可能是30多年前地震的余震，而是断裂的局部活化，即重新活动所致。
美国西北大学地球与行星科学系教授塞斯·斯坦恩(Seth Stein)与华人地震学教授刘勉于2009年在《自然》杂志上发表了一篇论文。该论文介绍了一个估算余震的持续时间的经验公式。这个“经验公式”非常简单，余震的持续时间(以年为单位)等于314除以断裂带的滑移速率(毫米/年)，即余震的持续时间与断裂带的滑移速率成反比。他们假设唐山断裂带的位移速率是每年2毫米，那么余震的持续时间就是157年，主震过去才36年，离余震结束的157年还早着呢。
如何正确估算一个断裂带的位移速率?有人用卫星定位(GPS)的测量数据。但是，GPS测量的结果仅是过去几年、十几年的地表位移的相对速率，并不能代表地下十几千米震源深度岩石的位移速率。大家知道，脆性岩层中的断层平常是闭锁着的，直到地震那一刹那才发生解锁、突然滑移。脆性层之下的韧性岩层却是连续变形的，住在地面的人类尚不知道如何测量地下十几千米深处岩石的位移速率!此外，GPS测量的结果也不能代表地震复发周期内平均的位移速率。这方面的教训是惨痛的，汶川地震之前，有人依据GPS数据说横跨龙门山断裂的位移速率小于1～2毫米/年，因此推测那里不可能发生强震，从而把龙门山炔四川地震重点防范的名单上剔除。
北京时间2012年5月29日凌晨5时00分41秒，在河北唐山市辖区、滦县交界处又发生3.2级地震，震源深度6千米。2012年6月18日3时5分，在天津市宝坻区、河北省唐山市玉田县交界(北纬3.96，东经117.6)发生4.0级地震，震源深度9千米。
嵇少丞，加拿大蒙特利尔大学工学院终身教授、中国地质科学院地质研究所客座研究员，中国科学院海外评审专家；主要研究领域为流变学、岩石物理、构造地质学和大陆动力学。
唐山大地震的余震?
36年前，在今年这次唐山地震的同一条断裂上真实发生了一次惨绝人寰的大地震，造成24万人死亡。大地震过后，最早报出震中在唐山的不是国家地震局，而是当时的邮电局，因为邮电局在与各地联络过程中发现唯独唐山市的电话打不通。
在这次4.8级地震后，人们最为关心的是，它与1976年的唐山大地震之间是什么关系?若今年的唐山地震是1976年唐山大地震的余震，民众就不必恐慌，因为随着时间的演化余震总是比先前主震的震级变得越来越小。相反，若新的唐山地震是“老凶手重新作案”，即造成1976年唐山大地震那条断裂的重新活动，这个4.8级就可能是未来强震的前震，这样情况就严重了。
对于这次地震的性质，专家之间存在着明显的分歧。中国地震台网中心地震预报部副主任蒋海昆研究员说，这次唐山地震是1976年7.8级唐山大地震的余震。但是，同为该中心研究员的孙士鋐则表示，将相隔36年之久的两次地震联系起来，把后者称之为前者的余震是不妥当的。于是乎，“独立的地震”与“1976年的余震”两派观点在网络上有了很大冲突。
蒋海昆研究员认为：“余震是在大地震，即中强度以上地震之后接连发生的地震。可以从空间、时间以及破裂机制等方面来判断一次地震是否属于余震。余震一般在主震的同一地方发生。这次4.8级地震，发生地处于1976年唐山大地震70多千米破裂区的中部，即属于大地震的余裂区。从时间上看，此次地震还处于余震明显活动的时间段里面，是正常的余震。”上述解释，普通民众很难读瞳，但是对于内行人来说上述解释又不到位。例如，难道所有震源出现在同一条断裂带内的地震都是先前强震的余震吗?仅凭震源位置(空间)和断裂运动方式这两方面就可以准确无误地判断一次地震是否属于先前地震的余震?
其实，在地震学上，前震、主震、余震的概念相当模糊，并没有十分严格、精确的界定。如果一次震级较小的地震发生在一次震级较大的地震之前，前面震级较小的地震就叫前震，后面那次震级较大的地震就叫主震。如果一次震级较小的地震发生在一次震级较大的地震之后，震级较大的地震就叫主震，那么后面发生的震级较小的地震就是余震。举个例子，某地发生一次6.5级地震，之后4个小时发生了一系列震级小于5.3级的地震，人们就把那次6.5级地震称为主震，之后发生的小震叫余震。如果6.5级地震过后5小时又发生一次8.0级地震，那么后来这个8.0级地震就是主震，它之前的所有地震包括那次6.5级地震都是前震了。如果6.5级地震过后5小时发生的地震不是8.0级，而是6.7级，人们又会称之为双震，即6.5和6.7级两次地震都是主震。双震有时发生在同一断裂体系中不同的断层上，例如，1988年11月6日21时3分14.5秒在云南澜沧地区的木戛河断裂发生了7.6级地震(北纬22.83度，东经99.71度)。13分钟之后，在其西北方向上约63千米处耿马地区的南汀河断裂上又发生7.2级地震(北纬23.40度，东经99.77度)，后者由前者触发而起。木戛河断裂和南汀河断裂合在一起构成澜沧一耿马断裂带。这两次地震还触发了一条近东西走向的汉田坝断裂，产生4次6级以上的余震。可见，情况是复杂的。
1976年的唐山地震同样复杂，亦可视为双震。那年7月28日3点42分53.8秒发生77.8级地震，震中在唐山开平区越河乡，即：北纬39.6度，东经118.2度，震中烈度达11度，震源深度16千米。当天18点45分在滦县又发生了7.1级地震，同年11月15日天津宁河发生了6.9级地震。7.8级地震持续约12秒，有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京和天津受到严重波及。强震产生的能量相当于100颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。地震前没有发生明显的前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，唐山被夷为废墟，682 267间民用建筑中有656 136间倒塌或受到严重破坏，242 769人死亡，164 851人重伤，4 204个孩子成了孤儿。地震罹难场面惨烈到极点，为世界罕见。
为什么要发生余震?
大家知道，汶川地震的主震发生于2008年5月12日14点28分4秒。截至2008年10月31日共发生余震35 407多次，其中4.0-4.9级234次，5.0-5.9级32次，6.0-6.9级8次，最大余震为5月25日1 6时21分青川县的6.4级地震。5.4级以上的较强余震均分布于茂县、绵竹以南及平武以北地区，中间部分无较强余震发生。余震范围长达320千米，宽80千米。震级较大的余震给灾民和救援人员的生命带来非常大的危险，因为建筑物结构在主震时已经受到损坏，再受到余震袭击，损坏就会进一步扩大，甚至造成倒塌。主震之后，援救人员到破坏的建筑物内搜寻和营救灾民，原居民回家寻找亲人，取回物品，都冒着非常大的危险。
为什么一次大地震后会发生无数次余震?原因不外如此几个方面：(1)断裂带及其邻区各地块之间应力和应变的重新调节与平衡。主震时岩石发生破裂与位移，造成新的不平衡，余震是主断面邻近区域内小断层在新的应力场作用下发生局部破裂与位移造成的。大家不妨做个类比实验，将黄豆倒进一个玻璃瓶里，粗看好像瓶子满了，摇晃几下，体积变小了，再摇晃，体积还要减小，摇晃使得豆粒变得更紧密堆积，豆粒之间发生了位移，这就相当于发生了小地震。等到全部豆粒都作最紧密堆积之后，这个体系就稳定了。从这层意义上讲，余震是重新夯实因主震造成源区岩石破碎松散的地质过程。(2)主震造成断裂带内部岩石及其周边岩石的力学和物理性质发生突变。例如，孔隙度与渗透率增加，岩石摩擦强度降低，断层更易于活动了，于是就会发生一系列小震。(3)主震使得断裂带内部特别是已经滑移区与尚未滑移区的边界线周围的流体压力重新分配。局部区域流体压力相对升高，从而有利于形成新的破裂或使得老断裂重新活动，形成余震。 地震属于“自洽系统”，具有自相似的特点。每次地震，无论大小，都有余震，甚至还有前震。每个地震，都可能是其他地震事件触发而成。每个地震，又都可能触发或激发新的地震事件，形成余震。所以，目前对前震、主震、余震的划分有些人为因素，从其形成的机理和力学因素考虑较少。
余震可以持续很久?
余震以其震级低(一般比主震至少低一个震级)和频度(单位时间内发生地震的次数)高为特征。所有余震所释放的总能量还不到主震能量的10％。目前，判别一次地震是否是从前强震的余震，主要看现今地震频度是否恢复到主震，之前相当长时段的正常水平(即背景频度)、检验用的是修订后的Omori经验公式。地震频度图表现为一个尾巴拖得非常非常长的衰减曲线。因为背景频度往往不清，用此频度值确定某个地区余震的持续时间并不可行。主震1-2年之后，地震频度一般就已经下降到最大峰值的1％以下，余震就可视为基本结束。
余震的持续时间主要取决于如何认定一个地区的地震的背景频度。在世界上主要岩石圈板块的边界，经常发生地震，地震复发周期因此就短，前后两次地震之间的背景频度较高，容易估算。用Omori经验公式得出的余震的持续时间一般不到10年。但是，若将这种方法硬搬到成分复杂、历史复杂、构造复杂、地热结构各异的大陆就有问题了，地震复发周期一般为几百甚至几千年，之前没有地震仪，无法完整地记录所有级别的地震。因此，也就无法准确估算各地区地震的背景频度，也就无法自信地套用Omori经验公式计算余震的持续时间。
其实，一个地区余震的持续时间取决于主震后断裂带内部岩石力学性质的恢复，就像前面那个例子中，体积一直减小到瓶子里黄豆作最紧密堆积为止。唐山地震的震源深度为16千米，在这个深度上，压力高达400多兆帕。在这样压力下，主震瞬间在岩石中形成的破裂空隐是无法持久的，很快就会被假熔岩、压溶-沉淀矿物(方解石、石英等)胶结，岩石剪切强度和渗透率用不了几年就会基本恢复。但是，近地表几千米的浅部地壳(小于4-5km)，断裂带内部岩石的强度和渗透率恢复一般较慢。所以，从地质角度讲，那些震源深度十几千米的地震不可能是30多年前地震的余震，而是断裂的局部活化，即重新活动所致。
美国西北大学地球与行星科学系教授塞斯·斯坦恩(Seth Stein)与华人地震学教授刘勉于2009年在《自然》杂志上发表了一篇论文。该论文介绍了一个估算余震的持续时间的经验公式。这个“经验公式”非常简单，余震的持续时间(以年为单位)等于314除以断裂带的滑移速率(毫米/年)，即余震的持续时间与断裂带的滑移速率成反比。他们假设唐山断裂带的位移速率是每年2毫米，那么余震的持续时间就是157年，主震过去才36年，离余震结束的157年还早着呢。
如何正确估算一个断裂带的位移速率?有人用卫星定位(GPS)的测量数据。但是，GPS测量的结果仅是过去几年、十几年的地表位移的相对速率，并不能代表地下十几千米震源深度岩石的位移速率。大家知道，脆性岩层中的断层平常是闭锁着的，直到地震那一刹那才发生解锁、突然滑移。脆性层之下的韧性岩层却是连续变形的，住在地面的人类尚不知道如何测量地下十几千米深处岩石的位移速率!此外，GPS测量的结果也不能代表地震复发周期内平均的位移速率。这方面的教训是惨痛的，汶川地震之前，有人依据GPS数据说横跨龙门山断裂的位移速率小于1～2毫米/年，因此推测那里不可能发生强震，从而把龙门山炔四川地震重点防范的名单上剔除。
北京时间2012年5月29日凌晨5时00分41秒，在河北唐山市辖区、滦县交界处又发生3.2级地震，震源深度6千米。2012年6月18日3时5分，在天津市宝坻区、河北省唐山市玉田县交界(北纬3.96，东经117.6)发生4.0级地震，震源深度9千米。