地震前后有些地方為什么莫名其妙地突然出現(xiàn)“天坑”、地面沉陷、滑坡?地震發(fā)生前后，“地球皮膚”會提前發(fā)出什么信號?3月22日，記者從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校交通學(xué)院莊海洋教授和華中科技大學(xué)苗雨教授課題組合作，以2011年3月11日東日本大地震引起的近地表軟化現(xiàn)象及恢復(fù)過程為研究對象，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈地震前后，地殼表層的土壤發(fā)生軟化，土壤中的水分子增多，表土層原來的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)會遭到隱形的破壞而發(fā)生變化，繼而導(dǎo)致滑坡、天坑、沉陷等自然災(zāi)害。這一研究近日刊發(fā)在《自然·通訊》上。
“地殼表層的巖土顆粒之間存在著一定的相互作用力，從而形成某種較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。但由于強(qiáng)烈地震的影響，地殼表層的土壤會發(fā)生軟化。”論文的共同第一作者、南京工業(yè)大學(xué)教授莊海洋教授告訴科技日報記者，科研團(tuán)隊通過分析東日本大地震后的地殼剪切波束，分析土壤水化恢復(fù)的過程，發(fā)現(xiàn)地震前后，地表巖土顆粒劇烈運(yùn)動，土壤中的水分子就會被裹挾著填充巖土壤顆粒間的孔隙，因此分布在土壤中的水分子層增多，這意味著土顆粒間的水膜增厚，從而降低地表的抗剪強(qiáng)度。
值得關(guān)注的是，這種表土層的變化十分細(xì)微，“我們利用強(qiáng)震觀測、室內(nèi)試驗和理論推導(dǎo)等研究方法發(fā)現(xiàn)，這些變化僅發(fā)生在巖土顆粒的納米尺度上，這導(dǎo)致重大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前后，表土層這種深層潛在的變化往往會被工程技術(shù)人員或研究人員忽略。”莊海洋說。
地震發(fā)生后，近地表的恢復(fù)，也分為兩個階段，包括一個持續(xù)幾分鐘的快速恢復(fù)階段和一個長達(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年的緩慢恢復(fù)階段。莊海洋說，地震過程中，巖土顆粒間的孔隙水壓力急劇增大，但有些水在震后幾秒鐘就迅速消散，但有些水卻會留存在巖土中，逐漸消散。
“這項研究將為強(qiáng)地震前后重大地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、建(構(gòu))筑物的地基長期穩(wěn)定性評估、地震次生災(zāi)害的預(yù)防治理和災(zāi)后家園重建等人類工程活動提供科學(xué)依據(jù)。”莊海洋說。(記者 金鳳 通訊員 周偉)
標(biāo)簽： 東日本大地震
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