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地震

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全球地震分布区, 1963年–1998年
全球板块构造运动

地震英语:Earthquake)震动,可由自然现象如地壳突然运动、火山活动及陨石撞击引起,亦可由人为活动如地下核试验造成。历史曾记载的灾害性地震主要由地壳突然运动所造成,地壳在板块运动的过程中累积应力,当地壳无法继续累积应力时破裂释放出地震波,使地面发生震动,震动可能引发山泥倾泻甚或火山活动。如果地震在海底发生,海床的移动甚至会引发海啸

地震可由地震仪透过对地震波的观察来量测,地震震级表示地震所释放出来的能量大小,地震烈度指地震在该地点造成的震动程度,地震的发生处称为震源,其投影至地表的位置为震中

地震的成因[编辑]

构造地震[编辑]

由于地壳运动引起地壳岩层断裂错动而发生的地壳震动,称为地震。由于地球不停地运动变化,从而从地壳内部产生巨大地应力作用。在地应力长期缓慢的作用下,造成地壳的岩层发生弯曲变形,当地应力超过岩石本身能承受的强度时便会使岩层断裂错动,其巨大的能量突然释放,形成构造地震,世界上绝大多数地震都属于构造地震。

火山地震[编辑]

由于火山活动时岩浆喷发冲击或热力作用而引起的地震,称为火山地震。火山地震数量较小,数量约占地震总数的7%左右[来源请求]。地震和火山往往存在关联。火山爆发可能会激发地震,而发生在火山附近的地震也可能引起火山爆发。一般而言,影响范围不大。

陷落地震[编辑]

由于地下水溶解可溶性岩石(如石灰岩),或由于地下采矿形成的巨大空洞,造成地层崩塌陷落而引发的地震,称为陷落地震。这类地震约占地震总数的3%左右[来源请求],震级也都比较小。

诱发地震[编辑]

在特定的地区因某种地壳外界因素诱发而引起的地震,称为诱发地震。这些外界因素可以是地下核爆炸、陨石坠落、油井灌水等,其中最常见的是水库地震。水库蓄水后改变了地面的应力状态,且库水渗透到已有的断层中,起到润滑和腐蚀作用,促使断层产生滑动。但是,并不是所有的水库蓄水后都会发生水库地震,只有当库区存在活动断裂、岩性刚硬等条件,才有诱发的可能性。

气候暖化跟地震的关联[编辑]

全球气候暖化使高纬度地区的冰川加速溶解,并相应的使全球海平面上升。对于高纬度地区而言,冰川的溶解使地壳上覆之重量减小,并导致地壳回弹。在地壳回弹的过程中,地壳内应力的分布也相应的发生改变,导致原有的断层系统重新活化,并产生地震。此类地震多发生于板块内部地区,并且大多数皆发生于高纬度地区。1989年发生于魁北克Mw6.3级地震即为其中一例[1]

人工地震[编辑]

以人为采用强力炸药直接破坏地壳,藉以测得相关研究数据,或进行矿藏开采,武器测试等活动。例如2017年发生在北朝鲜的Mw6.3地震,便是进行核子试验所造成的。

地震的规模[编辑]

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

震级[编辑]

地震大小的一种度量,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·里克特宾诺·古登堡于1935年共同提出的震级划分法,即现在通常所说的里氏地震震级。里氏规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。里氏规模每增大一级,释放的能量约增加31.6倍,相隔二级的震级其能量相差1000倍。由于里氏地震震级在超过ML7以上会发生饱和现象,并且不适合用来测量远距地震的规模,因此科学界现多使用矩震级描述中型到大型地震的地震震级[2]

小于里氏规模2.5的地震,人们一般不易感觉到,称为小震或微震;里氏规模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;大于里氏规模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。里氏规模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,经过重新分析该地震的波形,科学家认为该地震的矩震级达Mw 9.5。

烈度[编辑]

指地震对地面所造成的破坏和影响程度,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。地震烈度源自和应用于十度的罗西福瑞分级(Rossi-Forel scale英语Rossi-Forel scale),由意大利火山学家朱塞佩·麦加利(Giuseppe Mercalli)在1883年及1902年修订。后来多次被多位地理学家、地震学家和物理学家修订,成为今天的修订麦加利地震烈度(Modified Mercalli Scale)。“麦加利地震烈度”从感觉不到至全部损毁分为1(无感)至12度(全面破坏),6度或以上才会造成破坏[3]

每次地震的震级数值只有一个,但烈度则视乎该地点与震中的距离,震源的深度,震源与该地点之间和该地点本身的土壤结构,以及造成地震的断层运动种类等因素而有强弱的变化。然而,一般说来烈度会随距离震中的距离而成指数比的下降。

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[来源请求]

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。全世界主要有三个地震带:

一是环太平洋地震带,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。

二是欧亚地震带,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。

三是中洋脊地震带包含延绵世界三大洋(即太平洋、大西洋和印度洋)和北极海的中洋脊。中洋脊地震带仅含全球约5﹪的地震,此地震带的地震几乎都是浅层地震。

地震灾害[编辑]

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,大部分的人们感觉不到。但是发生在人类活动区强烈地震往往会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;而发生在海底的地震则可能引起海啸余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,海啸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[4]

历史记录中伤亡最严重的地震是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[5]。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[6]

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,矩震级达Mw 9.5[7]。该地震释放的能量大约是震级第二高的1964年耶稣受难日地震的两倍[8][9]。震级最高的10大地震都是大型逆冲区地震,其中2004年印度洋大地震由于引发后续的海啸,是历史上死亡人数最多的地震之一。

地震测报[编辑]

早在中国东汉时期,张衡就发明了地动仪,并于134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,并不能对地震有任何预测。长期以来,人类一直尝试著预报地震,以便在地震发生之前做好准备,减小地震灾害损失。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。

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。由于频繁的前震与地震先兆,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[10][11]

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[12][13]

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]

地震目前仍无法准确预测发生时间,但通常地震发生之前都会有一些自然现象,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、地鸣等。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、地磁场重力场地温梯度、地应力的异常与氡气异常等。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]

  • 建筑物在设计与建造时,有效的防震设计,可有效的防止生命财产的损失。
  • 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。
  • 在室内应先打开任何的门,避免门变形,无法打开而无法逃生。之后关闭煤气,可暂时躲避在坚实的家具下,注意避开外墙体,玻璃窗等薄弱部位,并且可以使用枕头被子等物,或直接用双手保护头部。躲避在坚固的家具下能防护掉落物。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,等待救援人员到来。

常见名词[编辑]

  • 震源:地震发生的位置。
  • 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。

参考文献[编辑]

引用[编辑]

  1. ^ How Melting Glaciers Alter Earth's Surface, Spur Quakes, Volcanoes, online.wsj.com
  2. ^ Multiple Magnitudes? SCEC educational module
  3. ^ Modified Mercalli Intensity Scale (MMI) quake.abag.ca.gov
  4. ^ USGS: Magnitude 8 and Greater Earthquakes Since 1900 互联网档案馆存档,存档日期2016-04-14.
  5. ^ "Earthquakes with 50,000 or More Deaths 互联网档案馆存档,存档日期2009-11-02.". U.S. Geological Survey
  6. ^ Spignesi, Stephen J. [2005] (2005). Catastrophe!: The 100 Greatest Disasters of All Time. ISBN 0-8065-2558-4
  7. ^ Historic Earthquakes 互联网档案馆存档,存档日期2014-03-26., Earthquake Hazards Program, USGS
  8. ^ Kanamori Hiroo. The Energy Release in Great Earthquakes (PDF). Journal of Geophysical Research. [2010-10-10]. (原始内容 (PDF)存档于2010-07-23). 
  9. ^ USGS. How Much Bigger?. United States Geological Survey. [2010-10-10]. 
  10. ^ 成功的地震预报实践
  11. ^ 事前成功预测并采取措施海城地震伤亡18308人
  12. ^ 唐山警示录,张庆洲著[失效链接]
  13. ^ 唐山地震青龙县奇迹回放:全县仅1人死亡

来源[编辑]

外部链接[编辑]

参见[编辑]