地震

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唐山大地震时的地缝
汶川地震:2008年5月14日,航拍的地震后汶川县映秀镇

  地震汉语拼音:Dizhen;英语:Earthquake),地球内部介质(岩石)在力的作用下突然急剧运动而破裂,产生地震波,从而引起一定范围内地面振动的现象。地震是最为严重的自然灾害之一。一般而言,地震一词可指自然现象或人为破坏所造成的地震波。人为自然地形的破坏、大量气体(尤其是沼气)迁移或提取、水库蓄水、采矿、油井注水、地下核试等;自然的火山活动、大型山崩、地下空洞塌陷、大块陨石坠落等均可引发地震。

  震动的发源处称为震源。大多数震源都在地壳和上地幔顶部,即岩石圈内。震源在地球表面的垂直投影称震中。当地震很大时,地球介质破坏区的尺度可达几十千米甚至几百千米,称震源区。破坏性地震的地面振动最剧烈处称极震区,极震区往往是震中所在地区。大多数地震在地面引起的震动只有用灵敏的仪器才能察觉。

  地震可由地震仪测量,地震的震级是用作表示由震源释放出来的能量,通常以“里氏地震规模”来表示;烈度则透过“修订麦加利地震烈度表”来表示,某地点的地震烈度是指地震引致该地点地壳运动的猛烈程度,是由震动对个人、家具、房屋、地质结构等所产生的影响来断定。

地震现象和灾害[编辑 | 编辑源代码]

  强烈地震能给大自然以极大影响,在陆地、水中和大气中引起各种现象,包括地震直接引起的原生现象和由地震触发的次生现象。

地面振动(地震动)[编辑 | 编辑源代码]

  大地震时,地面产生强烈振动。振动幅度有时可达数米,能在几分钟,甚至几秒钟内使地貌改观,使城市建筑变成废墟,造成严重灾害。1923年日本关东地震,东京有73%的房屋被毁,横滨被毁房屋达96%,死伤人数达14.3万之多。1976年中国唐山地震,死伤人数达40多万,房屋倒塌70%~80%,唐山市遭到毁灭性破坏。强烈的地震动会在地势陡峭的山区、坡地触发大规模的山崩、滑坡泥石流等现象,摧毁整片村庄。1970年秘鲁北部一次近海地震引起了巨大山崩,掩埋了近2万人。在堆积土、充填土等松软土质地区地震动能造成大量地裂缝。在地下水饱和地区,能使水和砂土渗混而发生砂土液化现象,造成地基失效,坚固建筑物整体倾倒。水灾和火灾是地震动引起的最严重的次生灾害。强烈的地震动会造成水坝和河堤溃决,酿成水灾。煤气泄漏和供电线路和设备的破坏常引起火灾。1906年美国旧金山地震引起的大火烧了3天,造成的损失比地震本身的损失大10倍。海底地震产生的地震动能在海岭斜坡上触发类似滑坡的现象,称为海底浊流,能冲毁海底通信电缆等。

地形变[编辑 | 编辑源代码]

  在内陆发生浅源大地震时,地壳发生强烈变形。地面出现大规模地震断层,有时长达几十千米至几百千米;沿断层发生数米的水平错动,地基发生大范围隆起、下沉和水平位移等。1931年中国新疆富蕴地震,出现了从可可托海至二台长达176千米的地震断层,沿断层发生了位移为数米的右旋水平错动。1906年美国旧金山地震时,沿数百千米长的圣安德烈斯断裂带发生了最大水平位移达7米的右旋错动。在地震断层附近震害最为严重。大地震时地基的升降和位移,在沿海地区表现最为明显。1964年阿拉斯加地震时,沿海地区地面隆起高达10米。海底发生大地震时,大范围的海底突然隆起和下沉,能扰动海水而触发海啸。外海的海啸浪高仅数米,波长达几十至几百千米,当传至岸边的V字形或U字形的小海湾时,海浪可急剧增高至20多米,可把沿岸建筑洗劫一空。地壳形变也会在一定范围内引起地下水位的升降变化,导致地下深、浅含水层的连通,使井水水质变化,流量增大和水温增高等。

其他现象[编辑 | 编辑源代码]

  地震时地震动的部分能量传入空气中变为声波,产生地声。夜间发生大地震时常可看到地光,它可能是一种放电现象,其确切机制尚不清楚。在大震前后电磁场会发生变化;伴随地震会产生重力场减少或增大。特大地震还会激起整个地球的缓慢振动,称为地球自由振荡,上述现象通常不引起灾害。

震级[编辑 | 编辑源代码]

  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家查尔斯·弗朗西斯·里克特(Charles Francis Richter)和宾诺·古腾堡(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规模。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100千米的距离为标准。里氏规模每增强一级,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。

  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,根据美国地质调查所,里氏规模达9.5。

烈度[编辑 | 编辑源代码]

  烈度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震级 (Rossi-Forel) ,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),5度或以上才会造成破坏。

  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决定。

地震分类[编辑 | 编辑源代码]

  根据不同的标准,从不同的角度可将天然地震划分成不同的类别。

按成因划分[编辑 | 编辑源代码]

  1. 构造地震 由于构造力的作用导致地下岩层断裂和错动造成的地震。构造地震占全球发生的天然地震的90%左右。几乎所有危害人类的大地震都属于构造地震。
  2. 火山地震 火山喷发前地下岩浆冲动,或在火山口内的气体爆炸所造成的地震。前者可以作为预测火山爆发的一种手段。火山活动也可以触发火山地区的构造地震。这类地震一般强度不大。主要分布在火山活动区,如日本、意大利、智利、厄瓜多尔和美国的西部等地。20世纪60年代以后,许多科学家在火山周围布设了地震台站。根据绝大多数火山地震纵波初动皆为负号的观测事实,日本学者提出火山地震成因的压缩中心模式,认为火山地震是由于岩浆大量喷发而使下部崩塌造成的。中国很少火山地震。
  3. 诱发地震 由于人类活动造成地壳局部失稳,从而导致的地震。目前已观测到这类地震主要有水库蓄水、油井贮水和地下核爆炸所诱发的地震。

按震源深度划分[编辑 | 编辑源代码]

  1. 浅源地震 
  2. 中源地震 
  3. 深源地震 

  按照B.古登堡和C.F.里克特1954年的划分,震源深度不超过60千米为浅源地震,不小于70千米为中源地震,超过300千米为深源地震。因为当时震源深度的测定误差很大,估计震源深度的数值只能以10千米为单位。以后由于测量精度有所提高,国际地震中心(ISC)规定:震源深度不超过60千米为浅源地震,不小于61千米且不超过300千米为中源地震,超过300千米为深源地震。但各国地震资料有关震源深度的规定并未统一,例如日本以不超过69千米为浅源地震,超过69千米为深源地震。

按震源机制划分[编辑 | 编辑源代码]

  1. 走滑型地震 
  2. 逆冲型地震 
  3. 正断型地震 
  4. 其他类型的地震 

  地质学中的走滑断层、逆断层、正断层等概念,可以用来描述地震断层面的几何形态和地震位错的方向。研究表明,走滑地震和非走滑地震具有很不相同的性质,例如地震能量辐射的方式和强余震的频度等。

按地震强度(震级)划分[编辑 | 编辑源代码]

  各国对地震强度的划分极不一致,国际上没有统一标准。中国的划法大致如下:

  1. 小地震(M<3)
  2. 有感地震(3≤M≤4.5)
  3. 中强地震(4.5<M<6)
  4. 强烈地震(6≤M<7)
  5. 大地震(7≤M<8)
  6. 巨大地震(M≥8)

其他划分[编辑 | 编辑源代码]

  地震台网能够记录到天然地震所产生的地面运动之外,还能记录到爆炸、塌陷等产生的地面运动,在这个意义上,诸如地下核爆炸、矿山塌陷等能够为地震台网所记录的“地震事件”,也常常被称为“人工地震”。

地震序列[编辑 | 编辑源代码]

  地震在有限的空间和时间范围内有成丛发生的倾向。这种成丛发生的地震称地震序列。按时间顺序和震级分布,地震序列分为主震型和震群型。

主震型[编辑 | 编辑源代码]

  通常包括主震和大量的余震。有些地震序列还包括一系列前震。若地震序列中,特别大的地震只有一次,则称为主震;发生在主震之前的中、小地震称前震;发生在主震之后的大量较小地震称余震。

  前震的震源分布范围一般只占未来震源区的很小部分。在时间上,有的在主震发生前几分钟才发生,有的可连续活动几个月直到主震发生。1975年2月4日中国辽宁海城地震就是一个典型的有前震的主震型地震序列,据此,中国首次获得预报这次7级以上地震的成功。但是一般观测到前震的地震序列不多,即使在现代地震台网密集的地区,也存在6~7级大地震前连微小地震都没有记录到的情况。如唐山地震发生前没有前震活动,未能成功预报。

  余震的震源都分布在主震震源附近的一个区域内,这个区域称余震区。震源机制的研究结果表明:在大多数情况下,余震区的长轴方向与主震的断层面走向是一致的。通常主震震级越大,余震区的面积也越大。余震在余震区内的分布并不是均匀的,一般在主震断层的两端要多些。余震的数目和强度也与主震的震级密切相关。有些7~8级大地震发生后,在短时间内,余震频数可达每天几百次。有的大地震的余震活动可以延续若干年。余震的频数随主震后的时间逐渐衰减。

震群型[编辑 | 编辑源代码]

  在一个地震序列中包含着若干个震级相差不多的地震,而无一特大震级的地震时,称之为震群。近代观测到的规模最大的震群是1965年8月开始的日本松代震群。这次震群活动持续了将近10年之久,自1965年8月至1967年底共发生有感地震61,495次,其中震级(MS)在5.0~5.4的9次,4级以上的48次。在中国几个主要地震区都有震群发生,但其规模要比松代震群小得多。

地震分布[编辑 | 编辑源代码]

  以现在世界各地不同尺度地震台网的监测能力,全球平均每年记录到的地震可达100万次以上。设某一区域中,一定震级Mi以上的地震数目为Ni,则有lgNi=a-bMi的统计关系,其中a和b分别为与地区有关的常数。这意味着,在一定的范围内,只要地震数目足够多,不同大小地震的数目之间是有一定比例的。这个关系称为古登堡–里克特定律。

  地震在全球各地区的分布是不均匀的,主要集中在一些狭长的地震带上,如环太平洋地震带、欧亚地震带等(见地震活动性)。地震的分布也随着震源深度的不同,而有一定变化。瑞典地震学家M.博特研究了1918~1964年全球震级M≥7的全部地震的能量、频度和最大震级随深度的变化。结果发现,在地面至地下70千米的范围内,地震活动最强(能量最多、频度最高、震级最大);从70~475千米附近,地震活动逐渐减弱;在400~475千米之间达到极小;在475~750千米深部,地震又重新活跃起来。

  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 | 编辑源代码]

  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。

地理分布(地震带)[编辑 | 编辑源代码]

  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和美洲板块、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。本带是在亚欧板块和非洲板块、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。

地震成因[编辑 | 编辑源代码]

  由于构造力的作用和地壳岩石自身的某种不均匀性,地球岩石圈的某些局部地区会发生应力集中,应力水平超过岩石的破裂强度时,局部区域就出现弹性断裂和错动,已积累的应变能的一部分以弹性波的形式向四周传播,造成地震。大多数重要地震成因和分布,都可以根据板块构造理论来解释。这一理论认为,地球表面由若干个大的刚性板块组成。这些板块彼此相对运动,并在它们的边界上相互作用。最剧烈的地震产生在碰撞的板块边界,在那里,一个板块向另一个板块下插。这些地震的大多数起源于地表以下深度大于300千米处,并且与岛弧和海沟相伴随。很多地震现象也出现在板块彼此分离或相对滑动的边缘,在这些地点发生的地震强度较低,并且是浅源的。在所有这样的边缘地区,地震波均由岩石的突然断裂而产生:当构造运动过程中积累的弹性应变超过了岩石的强度时,就引起突然断裂,造成地震。板块构造理论还认为:较冷的岩石层板块插入软流层中,在一定程度上保持着相对较低的温度,因而在其内部仍然可以发生弹性断裂。这样,地震学上观测到的中、深源地震就和浅源地震有了一致的解释,而无须借助于其他假说。

构造地震[编辑 | 编辑源代码]

  由于地壳运动引起地壳岩层断裂错动而发生的地壳震动,称为构造地震。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,地震学家通常用弹性回跳理论来描述这个现象。世界上绝大多数地震都属于构造地震。

火山地震[编辑 | 编辑源代码]

  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。火山地震一般较小,数量约占地震总数的7%左右。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 | 编辑源代码]

  由于地下水溶解可溶性岩石,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,震级也都比较小。

诱发地震[编辑 | 编辑源代码]

  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 | 编辑源代码]

  当南北极地及高山的冰雪在固体形态时,它们会跟随地球自转的运行而形成离心力,这一份离心力会抵消冰雪本身的部份重量.

  当气候暖化造成那些冰雪溶化后变成液态后,便会失去了离心力. 这样地壳承受的额外负重会跟随不断的溶雪同时而不断的加强.[来源请求] 地壳受到水的重量挤压,会急速增长地应力的累积而造成地震.[来源请求]

人工地震[编辑 | 编辑源代码]

  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。

地震测报[编辑 | 编辑源代码]

  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。多数政府目前都否认地震可以预报,包括2008年汶川大地震和2009年意大利地震。

  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。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。

  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。

  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 | 编辑源代码]

  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、地应力的异常等。对地震前兆的观察和监测是地震临短期预报的重要手段。

地震防护[编辑 | 编辑源代码]

  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,并且可以使用枕头、被子等物,或直接用双手保护头部。躲避在坚固的家具旁能在建筑物倒塌时提供一些空间,而对于规模较小地震,在家具下则能防护掉落物。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。