地震前后有些地方为什么莫名其妙地突然出现“天坑”、地面沉陷、滑坡?地震发生前后,“地球皮肤”会提前发出什么信号?3月22日,记者从南京工业大学获悉,该校交通学院庄海洋教授和华中科技大学苗雨教授课题组合作,以2011年3月11日东日本大地震引起的近地表软化现象及恢复过程为研究对象,发现强烈地震前后,地壳表层的土壤发生软化,土壤中的水分子增多,表土层原来的稳定结构会遭到隐形的破坏而发生变化,继而导致滑坡、天坑、沉陷等自然灾害。这一研究近日刊发在《自然·通讯》上。
“地壳表层的岩土颗粒之间存在着一定的相互作用力,从而形成某种较为稳定的结构。但由于强烈地震的影响,地壳表层的土壤会发生软化。”论文的共同第一作者、南京工业大学教授庄海洋教授告诉科技日报记者,科研团队通过分析东日本大地震后的地壳剪切波束,分析土壤水化恢复的过程,发现地震前后,地表岩土颗粒剧烈运动,土壤中的水分子就会被裹挟着填充岩土壤颗粒间的孔隙,因此分布在土壤中的水分子层增多,这意味着土颗粒间的水膜增厚,从而降低地表的抗剪强度。
值得关注的是,这种表土层的变化十分细微,“我们利用强震观测、室内试验和理论推导等研究方法发现,这些变化仅发生在岩土颗粒的纳米尺度上,这导致重大地质灾害发生前后,表土层这种深层潜在的变化往往会被工程技术人员或研究人员忽略。”庄海洋说。
地震发生后,近地表的恢复,也分为两个阶段,包括一个持续几分钟的快速恢复阶段和一个长达数年甚至数十年的缓慢恢复阶段。庄海洋说,地震过程中,岩土颗粒间的孔隙水压力急剧增大,但有些水在震后几秒钟就迅速消散,但有些水却会留存在岩土中,逐渐消散。
“这项研究将为强地震前后重大地质灾害预警、建(构)筑物的地基长期稳定性评估、地震次生灾害的预防治理和灾后家园重建等人类工程活动提供科学依据。”庄海洋说。(记者 金凤 通讯员 周伟)
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