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第二部分:地震常识(上篇)

来源:发布时间:2015/12/29 10:49:07访问次数:2152

什么是地震?

     地震是地下岩层受应力作用错动破裂造成的地面震动,同台风、暴雨、洪水、雷电一样,是一种自然现象。地震是自然灾害之首恶。地球上每天都在发生地震,全世界每年大约发生500万次地震,绝大多数地震因震级小,人感觉不到。其中有感地震约5万多次,造成破坏的地震近千次,7级以上造成巨大破坏的仅十几次,且大多发生在人烟稀少地区。

地震是怎么回事?

    地震的发生是地球本身在不断变化的表现,是震源所在处的物质发生形体改变和位置移动的结果,同大海会有波涛汹涌,天空会有风云变幻一样,是一种自然现象,完全可以认识的。地震可分为人工地震和天然地震。由人类活动(如开山、开矿、爆破等)引起的叫人工地震,除此之外便统称为天然地震。天然地震按成因主要可分为构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震四大类。地球上发生次数最多、破坏性最大的地震是构造地震。

地震的成因是什么?

    地震成因是地震学科中的一个重大课题。目前有如大陆漂移学说、海底扩张学说等。现在比较流行的是大家普遍认同的板块构造学说。1965年加拿大著名地球物理学家威尔逊首先提出“板块”概念,1968年法国人把全球岩石圈划分成六大板块,即欧亚、太平洋、美洲、印度洋、非洲和南极洲板块。板块与板块的交界处,是地壳活动比较活跃的地带,也是火山、地震较为集中的地带。板块学说是大陆漂移、海底扩张等学说的综合与延伸,它虽不能解决地壳运动的所有问题,却为地震成因的理论研究指出了一个方向,打开了新的思路。

为什么说地震预报是世界科学难题?

    我国的地震监测预报是1966年邢台地震后发展起来的,基本上与日本、美国、前苏联等国家同步。就世界范围来讲,地震预报仍处于探索阶段,仍是当前世界一大科学难题。主要表现在以下几个方面:(1)地震前兆的识别和判定困难。目前的地震前兆观测大多是来自地表,各种有震与无震前兆相互混杂,从中提取有预报价值的地震前兆信息十分困难。(2)对不同地区、不同类型的地震前兆特点的认识还很粗浅,试图找到适用于所有地震的普遍的前兆规律十分困难。尽管震后总结可以得到很多对应的前兆异常,但在震前,面对许多已经意识到的前兆异常却往往很难判断是哪个地点、哪种类型地震。(3)地震震源无法直接探测。地震多发生在15公里左右的地壳中,目前应用最先进的技术和设备,花费巨额资金,地球上最深钻探深度才12千米左右,而且是“一孔之见”而已。(4)地震预报实践机会少。大陆地区强烈地震在同一区域重复发生的周期往往在百年以上,可供总结和分析研究的震例很少,限制了预报水平的提高。

我国地震预报的水平

    我国目前的地震预报水平的状况,大体可以这样概括:
  我们对地震孕育发生的原理、规律有所认识,但还没有完全认识;我们能够对某些类型的地震做出一定程度的预报,但还不能预报所有的地震,我们作出的较大时间尺度的中长期预报已有一定的可信度,但短临预报的成功率还相对较低。

什么叫构造地震?

    地球在不停地运动变化,从而内部产生巨大的力,这种作用力,叫地应力。在地应力长期缓慢的积累和作用下,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,岩层产生断裂错动,其巨大的能量突然释放,迅速传到地面,这就是构造地震。世界上90%以上的地震,都属于构造地震。强烈的构造地震破坏力很大,是人类预防地震灾害的主要对象。

震级和烈度是一回事吗?

     简单地说,地震震级是描述地震大小的一种基本参数,它代表地震本身的强度或所释放的能量大小。地震烈度是用来衡量某一地点地震动或震害强烈程度的一种标尺,通常把地震对地面所造成的破坏或影响的程度叫地震烈度表示地震时某地点地面的地震动和所受震害程度。一个地震只对应着—个震级,但对同一个地震来说,不同的地方由于距震中的距离和方位不同,其地震动强弱和震害大小也不同,因而有多个烈度区分布。烈度根据受震物体的反应、房屋建筑物破坏程度和地形地貌改观等宏观现象来判定。地震烈度的大小,与地震大小、震源深浅、离震中远近、当地工程地震地质条件等因素有关。因此,一次地震、震级只有一个,但烈度却是根据各地遭受破坏的程度和人为感觉的不同而不同。一般说来,烈度大小与距震中的远近成反比,震中距越小,烈度越大,反之烈度愈小。我国目前使用的地震烈度分为12度,5度以上;才会造成破坏。震级是表示地震强度大小的度量,它与地震所释放的能量有关。它是根据地震仪记录到的最大振幅,并考虑到地震波随着距离和深度的衰减情况而得来的。一次地震只有一个震级。小于2.5级的地震,人不易感觉到,只有仪器才能记录到,称为“小震”或“微震”2.5—5级地震是“有感地震”,人们有不同程度感觉;5--7级地震是“破坏性地震”,建筑物有不同程度的破坏;7级以上地震为大地震,会在一个大范围内造成极其严重的破坏。迄今记录到的地球上的最大地震为1960年5月21日智利8.9特大地震。震级每相差一级,其能量相差约为30多倍。可见,地震越大,震级越高,释放的能量越大。一个6级地震释放的能量相当于美国投掷广岛的原子弹所具有的能量。震级是表示地震强度大小的度量,它与地震所释放的能量有关。它是根据地震仪记录到的最大振幅,并考虑到地震波随着距离和深度的衰减情况而得来的。一次地震只有一个震级。小于2.5级的地震,人不易感觉到,只有仪器;才能记录到,称为“小震”或“微震”,2.5--5级地震是“有感地震”,人们有不同程度感觉;5--7级地震是“破坏性地震”,建筑物有不同程度的破坏;7级以上地震为大地震,会在一个大范围内造成极其严重的破坏。迄今记录到的地球上的最大地震为1960年5月21日智利8.9级特大地震。震级每相差一级,其能量相差约为30多倍。可见,地震越大,震级越高,释放的能量越大。一个6级地震释放的能量相当于美国投掷广岛的原子弹所具有的能量。
     历史上,人们在多次经受了地震灾害之后,试图采用一种简便的方法来表示地震、地震动或震害的强弱程度,这就是地震烈度的起源。最早具有地震烈度概念的记录可以追溯到1564年欧洲的学者加斯塔尔迪,他在讨论一次地震的影响时,用不同颜色表示地震影响的强弱。到19世纪,出现了许多地震烈度表,大多是表示地震震害和地震动的强弱,只有个别的烈度是用最大震害来表示一次地 震本身大小的,即用震中烈度来表示地震大小。当时没有地震仪,只能采用当时最普遍的宏观现象作为地震的指标。自从地震仪诞生之后,有了地震波记录,就为定量地描述地震大小提供了依据。1935年里克特建立了震级的概念,人们就根据仪器记录的地震波,用震级来描述地震本身的大小,而用烈度来描述某地点的地震动和震害的强弱程度。地震烈度主要依据地震的宏观现象来确定。宏观现象可以概括为四类:即人的感觉,人工结构物的损坏,物体反应和自然现象。人的感觉从强烈程度分,可以有:无感、可感、明显有感、强烈、惊恐、站立不稳、倒地等。一般来说,地震大、距离近时,人的感觉强烈;反之,则感觉微弱。这也与人的个体敏感性有关。人工结构物的破坏,指房屋、构筑物、桥、路堤等的破坏。物体反应是指室内器皿、饰物在地震时的移动、坠落及翻倒,以及容器中流体的震荡和溢出等现象。自然现象的变化是指强烈地震时,在某些地区会发生山崩、滑坡、地裂、喷砂冒水、地面变形等。由于宏观现象是定性的,描述较为模糊,因此,随着地震科学和地震工程学的发展,人们试图用一些物理参数作为烈度的定量指标,如:用地面加速度、速度和地面位移等。但由于种种原因,纯粹用这些物理量作为烈度指标还存在一些问题,故目前只能当作是烈度的一种参考指标,以作为对宏观现象描述的补充。
    从以上可以看出,地震震级和地震烈度是彼此相关的两个不同的概念。在工程上,人们一般用地震烈度作为建筑物或构筑物抗御地震破坏能力的指标,而不用地震震级的概念。如:说抗8级地震,就是说建筑物或构筑物能抗御地震烈度为8度的地震,而这个地震的震级可能是8级也可能是六级,这个地震的震中也许离建筑物很远,也许很近,但不管怎么说,地震在建筑物或构筑物所在地造成的地震影响和破坏是八度。而说抗8级地震就很不科学了。

地震的发生和种类

    (一)地震是一种自然现象
  地震,老百姓俗称为地动它就像刮风、下雨、洪涝、山崩、火山爆发一样,是经常发生的一种突发性自然现象。
  一次大的破坏性地震,尤其发生在人口稠密、经济发达的地区或城市,在几十秒、甚至几秒钟内就会使成千上万的人在地震中丧生,成百上干幢建筑物沦为废墟,给人类造成巨大的灾难。 
  公元1556年,陕西华县发生81/4级大地震,据史料记载,死亡83万人;1985年8.1级地震,财产损失约60亿美元;人们对1976年发生在我国唐山市的7.8级地震,至今还记忆犹新,这次大地震使拥有百万人口的唐山工业重镇,顷刻间变成一片废墟,死伤40余万人(死24.2万人,伤16.4万人),造成百亿元的直接经济损失。震后,国家投入巨资重建新唐山,整整用了10年时间。
  (二)地震的分类
  1.根据引起地球表层振动的原因,分为天然地震和人工地震。天然地震又分为构造地震、火山地震、塌陷地震。
  构造地震――由于地壳深处岩层错动、破裂所造成的地震称为构造地震。这类地震发生的次数最多,破坏力也最大,约占全世界地震的90%以上。四川省的天然地震几乎全部属于构造地震。
  火山地震——由于火山作用,如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震,这类地震只占全世界地震的7%左右。四川省近代没有火山活动,也没有火山地震。
  塌陷地震——由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小,次数也很少,即使有,也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。
  某些人为的原因,如工业爆破,矿山开采,核爆炸等,也能引起地面剧烈振动,称为人工地震。这类地震影响范围小,不会造成大的破坏。
  2.根据震源深度的不同,分为浅源地震、中源地震、深源地震。
  浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震。全世界85%以上的地震都是浅源地震。四川省所有的地震都是浅源地震,震源深度大多在5至30千米之间,这类地震对人类造成的威胁最大。
  中源地震——震源深度为60至300千米的称为中源地震。
  深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。目前记录到的最深的地震大约为720千米。深源地震一般不会造成破坏和灾害。
  3.根据震中距的不同,分为远震、近震、地方震。
  远震——震中距大于1000千米的地震称为远震。
  近震——震中距在100千米至1000千米内的地震称为近震。
  地方震——震中距在100千米内的地震称为地方震。
  例如,1998年11月19日发生在云南省宁蒗县的6.2级地震,对于与宁蒗县相邻的四川省盐源县来说,是地方震,对于成都、西昌等地来说,是近震,而对于北京来说就是远震
  4.按照震级的大小,也可以对地震进行分类,我国通常分为以下几类:
  微震--震级小于3级的地震;
  弱震--震级等于或大于3级、小于4.5的地震;
  中强震--震级等于或大于4.5级、小于6级的地震;
  强震--震级等于或大于6级的地震。也有人把震级等于或大于7级的地震称为大震。
                          (摘自“东北网”)

几个常用地震术语

    震源--地球内部岩层破裂引起振动的地方称为震源。它是有一定大小的区域,又称震源区或震源体。
  震源深度--震源到地面的垂直距离称为震源深度。
  震中--震源在地面上的投影。
  宏观震中--地震时,人们感觉最强烈、地面破坏最严重的地区称为宏观震中。 
  极震区--震中附近振动最强烈,破坏比也最严重的地区称为极震区。
  震中距--地面上任何一点到震中的直线距离称为震中距。 

                               (摘自“新浪网”)

地震速报信息解读

    地震发生之后,地震台网很快就能报出关于地震的信息,主要是地震发生的时间、地点、震级、甚至地震的过程等等。如果运用得当,那么这些信息对减轻地震灾害非常有帮助。但如果不能正确地解读这些信息,有时则也能带来不必要的误会。
  地震学家主要是依靠地震台网来测量地震造成的地面运动,从而确定地震的参数。地震波传播的速度不高,在地壳中,大约是若干千米每秒的数量级。同时,地震波在地球内部传播的方式又很复杂,在地下,地震波可以发生所有我们在光学里熟悉的波动现象——反射、折射、散射、聚焦,等等。与此相关的一个实际问题就是,如果我们要准确地测定地震的时间、位置和震级,就需要得到尽可能多的地震台站的资料,只有在地震记录资料比较多的情况下,由于地球内部结构的复杂性所带来的干扰才能得到有效的压制。但是,地震波传播速度的有限性使获得比较多的地震台站的资料需要一定的时间。这个时间差不是数字技术可以解决的问题,也不是计算机可以解决的问题,而是由地震波的传播规律所决定的。
  所以一般地说,在地震发生之后,地震学家首先是用比较少的台站资料,在比较短的时间内得到粗略的地震参数,采用计算机自动定位和数字通讯网络以后,这个过程已经大大地加快了。现在,这个过程最快可以在地震发生之后的两分钟内完成。但是,这样得到的结果通常是有很大误差的。这种误差的产生不仅是由于台站数目太少,而且是由于地震波的传播很复杂,因此在识别地震信号的时候,计算机常常弄错。所以,按照国际上通用的习惯,一般是在地震发生之后的非常短的时间内,用不多的台站资料,由计算机给出初定的结果,然后再由分析人员进行校验。初定的结果一般很快,但是误差很大;比较精确的结果的产出,则需要长一些的时间。此外,地震学上还有另一种情况。由于地震断层不是对各个方向都对称的,所以沿着各个方向的地震波辐射强度常常是不同的。如果地震台网的分布范围比较小,且偏于一个特定的方位,那么用这个台网定出来的震级通常就会有一个系统的偏差。这就是为什么常常在地震之后需要根据更多的地震台站的资料修订震级的原因。
  因此对地震速报来说,做到“又快又好”是有限度的,这个限度不是技术上的,而是自然界所赋予的,如同蒸汽机的热效率无法达到100%一样。但是另一方面,从防震减灾的实际需求的角度说,社会对地震速报的要求实际上也并不是“又快又好”。在地震发生之后,社会首先需要的是“快”,以回答“是否需要启动应急系统”的问题,需要的主要是速度而不是精度。就是说,首先需要的,并不是精确的地震参数,而是大致的地震参数。对政府和社会公众而言,这时最需要回答的问题是这次地震究竟是“大地震”还是“小地震”,而并不是震级究竟是6.5还是6.8;究竟有多远或者大致在什么地方,而并不是确切的经纬度数字。这些参数应该尽快给出,即使它的误差很大。但是,在地震发生后的比较长的时间之后,社会需要的是“好”的信息,是尽量精确的、尽可能多的信息,需要的是精度和信息量。这时早两个小时、晚两个小时给出这些信息已不再是主要矛盾,但是仍旧重复原来的几个参数却是令人失望的。
  因此,我们可以理解为什么有时北京台网速报的震级是3.2,而河北台网速报的震级是3.5,为什么昨天报道的震级是6.1而今天却“变成”了6.4,为什么中国报道的震级是7.8而美国报道的却是8.1,等等。其实知道了上述这些知识,我们就会理解这些“问题”的出现不仅是正常的,而且是防震减灾所必须的。
  震中位置与人文地理位置的对应是正确理解地震速报信息的又一个关键问题。例如,1998年河北省张北地震,地震台网初定的震中位置为内蒙古自治区的兴和。与实际震中位置相比,这一结果在地震学上是无可挑剔的。因为地震最初的定位是有误差的,无论是张北还是兴和都在这一误差范围内,而且,如果单纯从地理位置上看,兴和甚至距离震中(即地震开始发生破裂的地方在地面上的投影)更近一些。但是,受地震损失最大的地方是张北,因此习惯上,我们称这次地震为“张北地震”。这一“跨省界”的问题在公众中造成一些不必要的误解——怎么居然把地震的“省份”都搞错了。事实上,即使国际上一些非常先进的地震台网,对于远离台网的一些发生在面积较小的国家和地区的地震,由于震中范围处于台网的覆盖范围之外,经常地也甚至会出现因为定位误差而在初报中将地震的“国籍”也“弄错”的问题。实际上,此时只要把初报和终报分开,并且把误差范围搞清楚就行了。
  应该说,正如对说明书的正确理解责任不在消费者,而在生产商一样,上述这些误解,从根本上说也不是社会公众而是我们地震部门的问题,是我们没有说清楚初报结果与精确结果的区别。当然,历史地看,这个问题倒也不怪地震学家。计划经济时代,连天气预报也不搞面向社会的信息服务。所以怎么样才能让社会准确地解读我们所提供的信息又不发生误解,我们确实没有经验。但假如社会公众事先能够了解上面的概念,那么类似的误解也许今后就不会发生了。
  类比是我们解读科学信息的一种有效的方法。但有时类比也会出问题。我国社会公众用来解读地震速报的类比对象之一是气象监测,或其他类型的“观察哨”,20世纪60至70年代,更有很多人把地震速报与“站岗放哨”联系在一起,实际上,这是不恰当的。我们知道,地震速报的一个恰当的类比对象,应该是天文观测,由于光速是有限的,因此彗星和木星相撞,我们“看到”的是几分钟之前的情况,“看到”的类星体是在遥远的岁月以前的形象,太空中光波传播的复杂性经常导致我们“看到”的天体的形象发生畸变,比如可以看到引力透镜效应,而要得到“好”的图像就需要时间进行更精细的信号分析和图像处理。
  至此,我们再来说地震预测。就现在地震学对于地震和地震预测的认识水平来说,把地震预测比做天气预报也同样是不合适的。其实,地震预测问题与火灾或交通事故问题进行类比可能更切合实际:在那里,我们可以知道“危险地区”和“危险时段”,可以采取措施去避免事故的发生,对有些事故我们也能做出一定程度的预测甚至警报,但是,我们却无法准确地预测一次具体的事故。

                      (摘自“中国地震科普网”)

什么是地震的震级、纵波和横波?

     震级是用来说明地震本身力量大小的一种标度,它和地震释放出来能量大小 有关,释放出来的能量越大,震级就越大。
     震源处的岩层活动产生强烈震动时,拿产生一种以很快速度向四面八方传播 的波,其中一部分传到地球表面,这就是地震波。地震波分为纵波和横波。振动方向与波前进的方向相垂直的是横波,与传播方向相一致为纵波。纵波每秒种传播速度5—6千米,能引起地面上下跳动;横波传播速度较慢,每秒3—4千米,能引起地面水平晃动。

什么是陷落地震、诱发地震(人工地震)?

    由于地下水溶解了可溶性岩石,使岩石中出现空洞并逐渐扩大,或由于地下开采形成了巨大的空洞,造成岩石顶部和土层崩塌陷落,引起地震,叫陷落地震。这类地震约占地震总数的3%左右,震级都很小。
在特定的地区因某种地壳外界因素诱发引起的地震,叫诱发地震,也叫人工地震。如地下核爆炸、陨石坠落、油井灌水等也可诱发地震,其中最常见的是水库地震。水库地震是当前要严加注视的地震灾害之一。

为什么微观震中与宏观震中的位置会有不同

    地震发生后,由各地震台记录的地震波到达时间计算得到的震中位置被称为微观震中。而通过地震现场考察,勾画等震线,确定的震中位置被叫做宏观震中。对于同一次地震来说,这两者往往是比较接近的,但也总有一点差异,有时相差还比较明显。为什么会有这样的差异呢?
    (1)定义就有差别
     一次地震的震源不是一个点,通常是一个断层面。用仪器资料测定微观震中,实际测的是断层面上开始破裂的那个点在地面上的投影。而现场考察确定的宏观震中是地面上破坏最重的那个地方。断层面上开始破裂的地方不一定是错动最大的地方,它在地面上的投影也就不一定是破坏最重的地方。按这样的定义,仪器测定的微观震中与现场考察得到的宏观震中本来就一定在同一个点。
    (2)断层面可能倾斜
    断层面不一定都直立。如果倾角比较小,即使开始破裂点的错动量最大,它在地面的投影—微观震中也会明显偏离断层线—断层面与地面的交线。而这种地震破坏最重的地方,即宏观震中很可能就在开始破裂点沿断层面到地面最近的出头点。两者又会因为断层面倾斜而有差异。
    (3)测量误差
    任何测量都会有误差,地震定位也不会例外。地震仪记录地震波的到时有误差,所用地壳与地球内部速度模型,即走时表与实际情况会有不尽合理的地方,测定的微观震中肯定会有误差。现场宏观考察更是比较粗的工作。这两者都带有误差,也是不会完全一致的原因之一。
上述三个因素都可能导致微观震中与宏观震中不完全一致。实际情况又是那样复杂,如有的地震开始破裂点与最大错动点相差很大,有的却相差不大;有的地震断层面倾角很大,有的却很小;由于震中附近地震台网的密度、分布,以及交通等工作条件很不一样,微观震中与宏观震中的定位精度也很不相同。这就使得微观震中与宏观震中有时比较接近,有时相差较大。

      (摘自“江苏省防震减灾信息网”)

地震带与地质构造带具有什么关系?

     地球上那些断层活动最强烈的地质构造带往往就是地震活动带。世界上绝大多数强震震中基本上分布在活动断裂带内。例如,全球两个大地震带:环太平洋 地震带和地中海喜马拉雅地震带两者释放的地震能量占全球地震总能量的95% 是地壳运动最强烈的地带,也是活动的板块边界大断裂带。我国几个地震带,郯城、庐江地震带、汾渭地震带、东南沿海地震带、北天山地震带等等,其本身就是活动断裂带。

怎么知道地震发生是由于岩层的断裂和错动?

     (1)以前,大多数人都认为是地下岩浆的活动或塌陷引起了地震.美国旧金 山地震后发现当地的一条断层约300公里两侧产生错动,有的地方水平错动幅度 达7米。据此,有科学家提出:地震是由于地下岩层突然断裂错动,并且回弹而发生的。这一学说目前被认为是大多数地震发生的原因。(2)著名的“地震之巢”——圣安德烈斯大断层。旧金山地震就是沿着这条断层发生的。(3)有的地下断 层引起了地面断裂或错动。

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