地震

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全球地震分布區, 1963年–1998年
全球板塊構造運動

地震地殼快速釋放能量過程中造成的震動,期間會產生地震波,其中地震波又分為S波及P波。

地震可由地震儀所測量,地震的震級是用作表示由震源釋放出來的能量,通常以「黎克特制地震震級」來表示;烈度則透過「修訂麥加利地震烈度表」來表示,某地點的地震烈度是指地震引致該地點地殼運動的猛烈程度,是由震動對個人、傢具、房屋、地質結構等所產生的影響來斷定。

在地球的表面,地震會使地面發生震動,有時則會發生地面移動。震動可能引發山泥傾瀉甚或火山活動。如地震在海底發生,海床的移動甚至會引發海嘯

一般而言,地震一詞可指自然現象或人為破壞所造成的地震波。人為自然地形的破壞、大量氣體(尤其是沼氣)遷移或提取、水庫蓄水、採礦油井注水、地下核試等;自然的火山活動、大型山崩、地下空洞塌陷、大塊隕石墜落等均可引發地震。

震動的發源處稱為震源。大多數震源都在地殼和上地幔頂部,即岩石圈內。根據震源的深度,地震可分為三類:淺源地震(深度在0-70公里)、中源地震(深度在70-300公里)和深源地震(深度在300公里以上)。由震源豎一垂直線至地面上的位置稱為震中。震中是地表距離震源最近的地方,因此地震波最早到達這處,震動也最為強烈,破壞程度也最大,測量震央的方式一般是透過由三點不同地點的P波與S波走時差與到達時間[1]

地震的成因[编辑]

構造地震[编辑]

由於地殼運動引起地殼岩層斷裂錯動而發生的地殼震動,稱為構造地震。由於地球不停地運動變化,從而从地殼內部產生巨大地應力作用。在地應力長期緩慢的作用下,造成地殼的岩層發生彎曲變形,當地應力超過岩石本身能承受的強度時便會使岩層斷裂錯動,其巨大的能量突然釋放,形成構造地震,地震學家通常用彈性回跳理論來描述這個現象。世界上絕大多數地震都屬於構造地震。構造地震不盡然皆發生於板塊交界地帶,少數構造地震亦發生於板塊內部。然而此類板塊內部地震所釋放的能量極少,僅佔全球地震釋放能量的0.235%左右[2]

火山地震[编辑]

由於火山活動時岩漿噴發衝擊或熱力作用而引起的地震,稱為火山地震。火山地震數量較小,數量約占地震總數的7%左右[來源請求]。地震和火山往往存在關聯。火山爆發可能會激發地震,而發生在火山附近的地震也可能引起火山爆發。一般而言,影响範圍不大。

陷落地震[编辑]

由於地下水溶解可溶性岩石(如石灰岩),或由於地下採礦形成的巨大空洞,造成地層崩塌陷落而引發的地震,稱為陷落地震。這類地震約占地震總數的3%左右[來源請求],震級也都比較小。

誘發地震[编辑]

在特定的地區因某種地殼外界因素誘發而引起的地震,稱為誘發地震。這些外界因素可以是地下核爆炸、隕石墜落、油井灌水等,其中最常見的是水庫地震。水庫蓄水後改變了地面的應力狀態,且庫水滲透到已有的斷層中,起到潤滑和腐蝕作用,促使斷層產生滑動。但是,並不是所有的水庫蓄水後都會發生水庫地震,只有當庫區存在活動斷裂、岩性剛硬等條件,才有誘發的可能性。

氣候暖化跟地震的關聯[编辑]

全球氣候暖化使高緯度地區的冰川加速溶解,並相應的使全球海平面上升。對於高緯度地區而言,冰川的溶解使地殼上覆之重量減小,並導致地殼回彈。在地殼回彈的過程中,地殼內應力的分布也相應的發生改變,導致原有的斷層系統重新活化,並產生地震。此類地震多發生於板塊內部地區,並且大多數皆發生於高緯度地區。1989年發生於魁北克的Mw 6.3地震即為其中一例[3]

人工地震[编辑]

以人為採用強力炸藥直接破壞地殼,藉以測得相關研究數據,或進行礦藏開採,武器測試等活動。

地震的規模[编辑]

目前衡量地震規模的标准主要有震级(Magnitude)和烈度(Seismic intensity)两种。

震级(規模)[编辑]

地震强度大小的一种度量,根据地震释放能量多少来划分。目前国际上一般采用美国地震学查尔斯·弗朗西斯·里克特(Charles Francis Richter)和宾诺·古登堡(Beno Gutenberg)于1935年共同提出的震级划分法,即现在通常所说的里氏地震規模。里氏規模是地震波最大振幅以10为底的对数,并选择距震中100公里的距离为标准。里氏規模每增强一级,释放的能量约增加31.6倍,相隔二級的震級其能量相差1000倍。由於里氏地震規模在超過ML7以上會發生飽和現象,並且不適合用來測量遠距地震的規模,因此科學界現多使用地震矩規模描述中型到大型地震的地震規模[4]

小于里氏規模2.5的地震,人们一般不易感觉到,称为小震或微震;里氏規模2.5-5.0的地震,震中附近的人会有不同程度的感觉,称为有感地震,全世界每年大约发生十几万次;大于里氏規模5.0的地震,会造成建筑物不同程度的损坏,称为破坏性地震。里氏規模4.5以上的地震通常可以在全球范围内监测到。有记录以来,历史上最大的地震是发生在1960年5月22日19时11分南美洲智利,經過重新分析該地震的波形,科學家認為該地震的地震規模達Mw 9.5。

烈度(震度)[编辑]

指地震对地面所造成的破坏和影響程度,由地震时地面建筑物受破坏的程度、地形地貌改变、人的感觉等宏观现象来判定。地震烈度源自和應用於十度的羅西福瑞震級 (Rossi-Forel),由意大利火山學家朱塞佩·麥加利(Giuseppe Mercalli)在1883年及1902年修訂。後來多次被多位地理學家、地震學家和物理學家修訂,成為今天的修訂麥加利地震烈度(Modified Mercalli Scale)。「麥加利地震烈度」從感覺不到至全部損毀分為1(無感)至12度(全面破壞),6度或以上才會造成破壞[5]

每次地震的震级数值只有一个,但烈度則視乎該地點與震中的距離,震源的深度,震源與該地點之間和該地點本身的土壤結構,以及造成地震的斷層運動種類等因素而有強弱的變化。然而,一般說來烈度會隨距離震中的距離而成指數比的下降。

地震分布[编辑]

统计资料表明,地震在大尺度和长时间范围内的发生是比较均匀的,但在局部和短期范围内有差异,表现在时间和地理分布上都有一定的规律性。这些都与地壳运动产生的能量的聚累和释放过程有关。

时间分布[编辑]

地震活动在时间上具有一定的周期性。表现为在一定时间段内地震活动频繁,强度大,称为地震活跃期;而另一时间段内地震活动相对来讲频率少,强度小,称为地震平静期[來源請求]

地理分布——地震带[编辑]

地震的地理分布受一定的地质条件控制,具有一定的规律。地震大多分布在地壳不稳定的部位,特别是板块之间的消亡边界,形成地震活动活跃的地震带。全世界主要有三個地震帶:

一是環太平洋地震带,包括南、北美洲太平洋沿岸,阿留申群岛堪察加半岛千岛群岛日本列岛,经台湾再到菲律宾转向东南直至新西兰,是地球上地震最活跃的地区,集中了全世界80%以上的地震。本带是在太平洋板块美洲板块亚欧板块印度洋板块的消亡边界,南极洲板块和美洲板块的消亡边界上。

二是歐亞地震帶,大致从印度尼西亚西部,缅甸经中国横断山脉喜马拉雅山脉,越过帕米尔高原,经中亚细亚到达地中海及其沿岸。本带是在亚欧板块非洲板块印度洋板块的消亡边界上。

三是中洋脊地震帶包含延綿世界三大洋(即太平洋、大西洋和印度洋)和北極海的中洋脊。中洋脊地震帶僅含全球約5﹪的地震,此地震帶的地震幾乎都是淺層地震。

地震灾害[编辑]

汶川大地震中倒塌的房屋

地震是地球上主要的自然灾害之一。地球上每天都在发生地震,其中大多数震级较小或发生在海底等偏远地区,不为人们所感觉到。但是发生人类活动区强烈地震往往会给人类造成巨大的财产损失和人员伤亡。通常来讲,里氏3级以下的地震释放的能量很小,对建筑物不会造成明显的损害。人们对于里氏4级以上的地震具有明显的震感。在防震性能比较差且人口相对集中的区域,里氏5级以上的地震就有可能造成人员伤亡。

地震产生的地震波可直接造成建筑物的破坏甚至倒塌;破坏地面,产生地面裂缝,塌陷等;发生在山区还可能引起山体滑坡雪崩等;而发生在海底的强地震则可能引起海啸餘震会使破坏更加严重。地震引发的次生灾害主要有建筑物倒塌,山体滑坡,土壤液化,海嘯以及管道破裂等引起的火灾,水灾和毒气泄漏等。此外当伤亡人员尸体不能及时清理,或污秽物污染了饮用水时,有可能导致传染病的爆发。在有些地震中,这些次生灾害造成的人员伤亡和财产损失可能超过地震带来的直接破坏。

主要地震[编辑]

1900年以来的8级以上地震。图中圆点的大小对应着死亡人数。[6]

历史记录中傷亡最严重的地震是1556年1月23日发生在中国陕西嘉靖大地震,有超过83万人丧生。[7]当时这一地区的人大多住在黄土山崖里挖出的窑洞里,地震使得许多窑洞坍塌造成大量伤亡。1976年发生在中国唐山唐山大地震死亡了大约240,000到655,000人,被认为是20世纪死亡人数最多的大地震。[8]

1960年5月22日的智利大地震是地震仪测得震级最高的地震,地震矩規模達Mw 9.5[9]。该地震释放的能量大约是震级第二高的耶穌受難日地震的两倍。[10][11]震级最高的10大地震都是大型逆衝區地震,其中2004年印度洋大地震由於引發後續的海嘯,是历史上死亡人数最多的地震之一。

地震測报[编辑]

早在中国东汉时期,张衡就发明了地动仪,并于138年记录到陇西大地震,但只是对地震发生后的一种记录仪器,并不能对地震做任何预测。长期以来,人类一直尝试著对地震做出预报,以便在地震发生之前做好准备,减小地震灾害的损失。一般认为科学的地震预报应对一次地震发生的时间、地点和震级作出较为准确的判断。但由于地球内部活动的复杂性以及人类对此缺乏有效监测手段和预报模型,时至今日,地震预报技术尚不完善,成功的例子很少,地震预报仍是当今世界科学的一大难题。多數政府目前都否認地震可以預報,包括2008年汶川大地震和2009年義大利地震

中国首次成功预报的地震是1975年2月4日发生在中国辽宁海城的里氏7.3级地震。由於頻繁的前震與地震先兆,中国的地震部门在震前数小时正式发布了临震预报,当地政府及时采取了防护措施,疏散了大量居民。据信这次成功的预报避免了数万人的伤亡[12][13]

在中国1976年7月28日凌晨,发生在中国河北唐山的大地震中,震前存在不同预报意见,没有形成官方预报,但邻近的青龙县在其范围内发布了预报,使全县的47万受这次地震影响的人群中,死亡比例远远低于受此次地震影响的其他地区。[14][15]

目前全球范围内已经建立了比较广泛的地震监测台网,科学家们还通过超深钻井等手段获取更多的地球内部信息。但是人类地震预报的水平还仅限于通过历史地震活动的研究,对地震活动做出粗略的中长期预报。在短期和临震预报方面主要还是依靠传统的地震前兆观测和监测。

地震前兆[编辑]

地震目前仍無法準確預測發生時間,但通常地震發生之前都會有一些自然現象,特别是较大的地震发生之前的各类异常现象。分为宏观前兆和微观前兆。前者可以由人的感觉器官直接觉察,如动植物、地下水等的异常以及地光、地鳴等。后者不能被人的感觉器官直接觉察,需用专业仪器才能测出,如地形变、地磁场重力场地溫梯度、地应力的异常與氡氣異常等。对地震前兆的观察和监测仍是地震临短期预报的重要手段。

地震防护[编辑]

  • 建築物在設計與建造時,有效的防震設計,可有效的防止生命財產的損失。
  • 地震发生时,关键是保持清醒的头脑,正确的防护对于保证生命安全,减少人员伤亡是至关重要的。通常可能造成危险的是比较强烈的近震。近震常以上下颠簸开始,振动较为明显,应迅速逃生。逃生应遵循就近躲避的原则,注意保护头部。
  • 在室内应先打開任何的門,避免門變形,無法打開而無法逃生。之後关闭煤气,可暂时躲避在坚实的家具旁或墙角、厨房、卫生间等承重墙较多,跨度较小的地方,注意避开外墙体等薄弱部位,並且可以使用枕头被子等物,或直接用双手保護頭部。躲避在堅固的家具旁能在建築物倒塌時提供一些空間,而對於規模較小地震,在家具下則能防護掉落物。主震过后,应迅速撤至户外,高层人员应尽量避免乘坐电梯。在室外可跑向比较开阔的空旷地区躲避,避免聚集在高层建筑及高压输电线下方。如在山区还要注意山崩和滚石,可寻找地势较高处躲避。地震中被埋在废墟下的人员,若环境和体力许可,应设法逃生。如无力脱险自救,应尽量减少体力消耗,等待救援人员到來。

常見名詞[编辑]

  • 震源:地震發生的位置。
  • 震中:震源在地面上的垂直投影。震中是地表距离震源最近的地方,也是震动最强烈,受地震破坏程度最大的地方。震中及其附近的地方称为震中区,也称极震区。
  • 震源深度:震中到震源的深度。
  • 震中距:观测点到震中的距离。
  • 震源距:观测点到震源的距离。
  • 烈度:量度地震对某一特定地点所受到的影响和破坏的量度单位。

参见[编辑]

参考文献[编辑]

引用出处[编辑]

一般參考[编辑]

外部链接[编辑]

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