地壳形变与分形

众所周知,地震的频度-震级统计关系满足古登堡-里克特关系式。易知,这一关系是分形的,分维数D=1.8～2.0。既然每条断层都有其特征地震这一观点已被普遍接受,那么断层的频数-尺度统计关系也将是分形的。有限的野外研究表明,断层的出露部分是D≈1.6的二维分形(地震和断层的分维数并不要求一定相等,因为地震的复发时间亦具有依赖于标度的幂律关系)。断块在很宽的尺度范围内具有D≈2.5的分形频数-尺度关系。关于构造形变的一个模型就是碎裂,这样一个标度不变的模型似乎与上述讨论的分形关系是一致的。地震活动性具有许多“自组织临界现象”的显著特性,能量(应变)被持续不断地施加于地壳上,又以离散事件的形式(地震)被释放掉,而这些离散的事件具有分形的频数-尺度分布。这样,认为大陆地壳的所有地方均处于这样一种临界状态似乎是有道理的(类似于与完全塑性有关的临界应力),其证据来源于板内地震的分布,以及差不多是任何一个地方的人工水库蓄水后所发生的诱发地震。

生活在不平静的行星上的计划设立美国航空航天局的固体地球研究议程

现在和未来20年固体地球科学所面临的最大挑战是什么?而对美国国家航空航天局(NASA)来说,在与其他机构合作时,什么又是解决这些挑战的最好途径呢?一份《在不平静的行星上生活》的新报告,为回答这些问题提供了一份蓝图。根据这份报告,未来5年,固体地球科学领域最优先的一次新的宇宙飞船飞行行动是发射一颗干涉测量合成孔径雷达(inSAR)卫星。在NASA的要求下,固体地球科学工作组(SESWG)为太空机构未来25年固体地球科学的最优先目标制定了一个战略。该战略提出6个挑战,它们都具有基础科学的重要性,对社会有着重要意义并且能够通过在太空进行一系列共同的科学观测而取得实质性的进展。成功应对这些挑战将有赖于在其他的NASA计划方面与许多美国联邦机构以及国际合作伙伴之间进行密切合作和协作。固体地球科学工作组提出的计划分为5个观测方面,每一方面都将面对众多的科学挑战:陆地表面的形变、高分辨率地形和地形的变化、地球磁场的变异性、地球重力场的变异性以及地球变化表面的成像光谱。该工作组的评议工作已进行了两年(2000～2002年),包括与广泛的地球物理学团体之间进行卓有成效的对话。AGU2000年秋季和2001年春季会议的代表帮助达成了广泛的共识,并设立了网站,用于给出委员会的进展报告并邀请所有感兴趣的人士反馈意见。由华盛顿卡内基研究所的Solomon任主席的固体地球科学工作组由19位代表组成,分别来自大学、研究机构、美国航空航天局和美国地质调查局。总报告可以在http://solidearth.jpl/nasa.gov上找到。