地震科普百科

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为什么会发生地震?

2012-05-06 10:37:39 本文行家:王国元

地震又称地动、地振动,是地壳快速释放能量过程中造成振动,期间会产生地震波的一种自然现象。

地震地震

顾名思义,地震就是地壳的震动,火山喷发、流星影响、人为活动如地下核试验和矿山开发都可能引起,但是最多还是由于地壳运动。其实,我们的地球很不太平,据美国地质学调查,每年共有三百万次地震,如果平均下来,你每数11秒地球便会这里那里地抖动一下身躯,当然,这三百万下的绝大多数都只是轻微一哆嗦,不足挂齿。但像昨天那种晃动半个亚洲,其后果必然震惊整个地球。

大家都听说过“地震带”,为什么地震专爱骚扰某些地区呢?这得从二十世纪最伟大的发现之一“板块构造学说”说起。地球最上层的岩石圈并不是紧密连成一片,而是几个坚硬而独立的单元在软流圈上漂,彼此似断非断,还有相对滑动,是为“板块”。

如同国家边境最易发生冲突,各个板块相接触的地方也是地质上最活跃的地点。可以想象,板块间相对运动有三种:彼此远离则拉扯、彼此靠近则挤压,或者一个朝南一个朝北,在交接处发生扭曲。与之相应的,地壳的反应便是产生三种不同式样的断层(某些文献定义为四种):正断层(normal fault),负断层(thrust fault)和平行断层(strike-slip fault)。尽管原理各异,三者却有共性,那便是巨大能量在断层的扭曲之下蓄势待发,当断层间摩擦力较大,断层想要动却被迫固定下来时(locked)最为明显,这便是“哪里有压迫,哪里就有反抗”。

我们继续想象,地壳的火气憋得越来越大,当里边的压力终于大于断层两边的摩擦力时,地壳便获得动能,猛烈地哆嗦开来。再回到刚才的问题,在板块交界处这种扭曲最容易产生,而一个小断层扭曲了,旁边的也不得安宁,因而最容易形成大规模的“断层带”,一震起来,一传十世传百,于是短时间内震动便很可能连成一片。在我国青藏高原那里,欧亚板块和印度板块相互推挤,于是形成了地质活跃区;而在东南沿海,欧亚板块和太平洋板块更是从不肯相安无事,是另一个地震多发区。

实际上地震不仅仅发生在板块之间,在十七世纪的美国曾以密苏里为中心发生过一场震撼数州的地震,一百多年后,科学家才发现它的始作俑者——竟是一个蓄谋了六亿年的断层!

地壳回响——地震波

如果地壳不能用地震波将愤怒的消息传播开去,那么地震的威力要大打折扣。当然这只是美梦罢了,正如我们看到水波而知道液体传递震动,固体同样如此。在介绍两种地震波之前,顺便区分两个概念,我们说汶川地震的震源在地下10千米,指的是地壳中矛盾冲突始发地距离位于地表的震中汶川县的垂直距离,于是你知道“震源”不同于“震中”。

回来说地震波,它可以分为“体波”和“面波”两种,前一种又可分为“纵波”及“横波”。“纵波”即“primary wave”,便是常见的P波,其震动方向与波的传播方向相同,在固、液、气体中均可传播,由于速度较快、最先达到震中而得名;同理,“横波”的震动方向垂直于传播方向,只能在固体中前进,遇到液体便会停止下来,是随后袭击震中的“secondary wave”,我们简称为S波。

两种波在地表相遇后激发产生面波(Love Wave,L波),其波长大、振幅强,在地表传播时会像水波一样让地面上下晃动,是造成建筑物强烈破坏的主要因素,由于S波速度最慢,因此我们一般感到地震总是以递进式发生,即最猛烈的时刻总是最后阶段。

尽管P波和S波的传播速率随介质而改变,但是二者速率之比却总是1.7,这一比例被地震仪记录下来后,常常被用于计算震源到震中的距离。

地壳,你是小怒还是大怒

新闻说:“四川汶川地震7.8级”。当你看到这个数字,除了意识到这属于“大怒”,还看出什么?其实这个“7.8级”,完整称呼该叫“里氏7.8级”。这一标准是1935年加州理工大学Charles Richter和Beno Gutenberg给著名的加州地震量身定做的标准,他们为了让其值不为负,特意跑到距震中100千米处测量,并把伍德-安德森扭力式地震仪记录到水平位移1微米称为0级地震。

当然,这个“0级”的命运同历史上定义的众多“最大”及“最小”一样,现在地震仪的精度远远超过当年,记录下负级地震再也不是什么稀罕事情,地壳哪怕微微一怒,也会被地震仪记在账上。里氏震级是一个对数值,这意味着8级地震的地震波幅度是7级的十倍,而能量释放则达到31.7倍。当然,地球历史上发生的强烈地震不胜枚举,不过在里氏震级的历史中,最大只有9.5级,多数都小于3级。

里氏震级描述了震源发出的地震波能量,而另一个标准“烈度”则与震源深度、震中距、方位角、地质构造及土壤性质等许多因素有关,因此,一次地震只有一个震级,然而不同地区的烈度却有所不同。

这便是用罗马字母表示的麦加利地震烈度(Mercalli intensity scale)。这个标准相当依赖于主观标准,比如“室内少数人在完全静止中能感觉到”为III度;最大的XII度,则是“房屋建筑普遍破坏,山崩地裂,地形改观”。这也是为什么地震结束,科学家马上可以报告震级,然而不同地方的烈度,却要他们等有功夫了,跑到不同地方询问目击者才能总结出来。

地球,我们偏不束手待毙

如果生活在一百年前,那么我即使是地质学家也未必能写出这么一篇文,可见科学家对于地震的了解进步了多少。然而有些令人失望的是,人类对于预测地震仍可说是无能为力。

自然,敏感的地震仪可以感知地震波先锋,这时候我们可以大喊地震要来了,但这基本没用,除非你能在几分钟之内把全县武装起来。地质学家和气象学家同样可以看板块活动和断层活动的大趋势,但可想而知,这种预测估计比海中间一个小岛的天气预报还要不准。现在可以称得上准确的预报只是针对余震,科学家凭着在历次地震中总结的余震不同形式,再加上对当地地形的分析,多少可以“事后诸葛”。

(前边废话了两千多字,终于还是要履行诺言……)研究的事情科学家来做,我们最重要的就是保护好自己,在自己有能力的情况下帮助身边的人,说伟大点,这也是为减小自然灾难中的人类伤亡做了贡献呢。

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