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地震——成因及后果

地震是由地球核心的動(dòng)力學(xué)過程產(chǎn)生的。就對地表造成的損失而言，地震可能是最具破壞

力的一種自然災(zāi)害。

大約90%的地震都發(fā)生在大陸板塊之上巖石圈再造、俯沖或彼此滑動(dòng)的區(qū)域（第68頁）。

隨著板塊碰撞及橫向運(yùn)動(dòng)受到限制，導(dǎo)致上述區(qū)域的地面承受著巨大的張力作用。如果張力進(jìn)一步增大，地下巖石就會(huì)發(fā)生碎裂，這種碎裂過程

權(quán)威知識(shí)點(diǎn)

太平洋火圈是環(huán)太平洋的地質(zhì)活躍區(qū)，地球上的大多數(shù)地震都發(fā)生在該區(qū)域中。

地球上每年會(huì)發(fā)生約80萬次的地震，但其中95%的地震人類無法察覺。

海震是發(fā)生在海底的地震。

■ 上圖和下圖：在1906年的舊金山大地震中，比地震本身更具破壞性的是隨后發(fā)生的大火。

通常發(fā)生在深度不到60公里的區(qū)域；而深達(dá)300—700公里的巖石碎裂則較少發(fā)生。地震的起始點(diǎn)被稱為震源，震源之上的地表位置被稱為震中。一般說來，在震中區(qū)域通常會(huì)發(fā)生高強(qiáng)度的震顫。

地震波

巖石碎裂之后，能量以波的形式被釋放出去。這些地震波才是導(dǎo)致地震的真正原因。地震波的類型有很多種，體波和面波是其中最主要的兩種類型。體波在震源處形成，以圓周運(yùn)動(dòng)的形式通過地球的內(nèi)核被傳播出去。體波會(huì)產(chǎn)生沿著

地表傳播的面波。

成因

非構(gòu)造地震通常是由火山噴發(fā)所導(dǎo)致。巖漿房（第72頁）中熔巖翻騰或巖漿抬升都會(huì)引發(fā)地表震顫�；鹕絿姲l(fā)（第73頁）之前經(jīng)常會(huì)有數(shù)百次小型地震出現(xiàn)。

此外，人類活動(dòng)也會(huì)直接導(dǎo)致某些地震的產(chǎn)生，例如礦山和隧道塌陷以及地下原子彈試驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，這些震動(dòng)足以引發(fā)地震。

地震的后果

1556年1月23日清晨，中國的陜西省發(fā)生了一次8.0級(jí)（第75頁）的大地震。地震一共造成了83萬人死亡——大多數(shù)人皆是在睡夢中

■ 第一臺(tái)地震記錄儀出現(xiàn)于19世紀(jì)末期，它是通過檢測和記錄地震波以及地震活動(dòng)進(jìn)行工作的。

死于坍塌的房屋。這是有史以來死亡人數(shù)最多的一次地震。地震所帶來的后果及其附加影響與震顫本身一樣具有破壞性。1906年的美國舊金山地震和1995年的日本神戶地震之后，猛烈的大火就一連燃燒了好多天。而1755年，葡萄牙首都里斯本經(jīng)歷了一次強(qiáng)烈地震的搖晃，并立刻迎來了海嘯的襲擊，整座城市都被淹沒在水中。

那些山高路險(xiǎn)的偏遠(yuǎn)地區(qū)在經(jīng)歷地震以后很難獲得及時(shí)援助。饑荒和瘟疫常常會(huì)接踵而至；幸存者通常會(huì)流離失

所，因此有很多人死于惡

劣氣候。2005年克什

米爾大地震發(fā)生之后的

情形就是如此，當(dāng)時(shí)嚴(yán)

冬緊隨地震而至。1975年，中國地震學(xué)家精確預(yù)測了一次地震的發(fā)生，因而很多當(dāng)?shù)鼐用竦靡约皶r(shí)撤離。但一年之后的唐山大地震卻導(dǎo)致10萬人的死亡，這一次，科學(xué)家們并沒有注意到地震發(fā)生之前的一些奇怪征兆。

震中和地震波的分類

最快的地震波是初至波（P波），它在巖石、液體和氣體中傳播，傳播速度為每秒6—14公里。而續(xù)至波（S波）的傳播速度只有初至波的一半，且只能在固態(tài)物質(zhì)中傳播。記錄站距離震中的距離可以通過P波和S波發(fā)生之間的時(shí)間間隔來確定。如果三座彼此獨(dú)立的地震監(jiān)測站都完成了這樣的測量，通過數(shù)據(jù)點(diǎn)的交叉就能確定震中的確切位置。

勒夫波和瑞利波在地表傳播。它們是以兩位科學(xué)家的名字命名的。這兩種面波比S波P波的傳播速度還要慢，但它們也能夠引發(fā)大規(guī)模的破壞性。人們在地震中感覺到的大多數(shù)體波壓縮伸長S波搖晃或顫動(dòng)都屬于瑞利波。

P波：傳播方向呈縱向或壓縮式波動(dòng)S波：在傳播方向上作橫向剪切運(yùn)動(dòng)垂直剪切勒夫波勒夫波：平行于地表的剪切運(yùn)動(dòng)瑞利波：垂直橢圓運(yùn)動(dòng)

地震波 震中 震源面波 地表水平剪切瑞利波

垂直橢圓運(yùn)動(dòng)

板塊邊界

地震的度量和預(yù)測

人類僅能部分保護(hù)自身免受地震的侵害，因此我們一直在研究如何提前預(yù)測地震。

地震儀是用來測量地震震動(dòng)的儀器。早期的地震儀由一個(gè)較重的懸掛鐘擺組成，鐘擺連在筆上，筆會(huì)在玻璃或紙上刻畫出震動(dòng)曲線。地震的強(qiáng)度越大，曲線的振幅就越大�，F(xiàn)代地震記錄儀則利用了更為精密的記錄儀器，這些儀器上通常帶有電子感應(yīng)器和放大器。一組地震儀就可以精確定位地震的震中和烈度。

度量地震的三種方式

20世紀(jì)初，火山學(xué)家朱塞佩·麥加利根據(jù)感知和可見損

抗震建筑

像中國臺(tái)灣臺(tái)北市101大樓這樣的現(xiàn)代化摩天大樓一般可以抵御里氏8.0級(jí)地震。這些建筑被大型鋼筋混凝土柱支撐住，支柱以一種纏繞式布局相互連在一起——這種布局是一種活動(dòng)的束縛結(jié)構(gòu)，可以隨著震動(dòng)一起搖擺。一般的高層建筑都被修建于可以抵消地震震動(dòng)效果的滾珠軸承之上。內(nèi)置式的振動(dòng)補(bǔ)償器（上圖）是臺(tái)北1 01大樓的建筑特點(diǎn)之一，振動(dòng)補(bǔ)償器是一個(gè)重達(dá)600噸的大鋼球，用一根鋼繩懸掛在最頂層，它可以在一定程度上減少地震震動(dòng)對大樓的影響。

■右圖：抗震的臺(tái)北1 01大樓高達(dá)509米。 ■ 在1 9 9 5年的神戶大地震發(fā)生以前，日本的阪神高速公路被認(rèn)為足以抵御強(qiáng)震。

失對地震進(jìn)行了分類。所謂的麥?zhǔn)秸鸺?jí)由12個(gè)等級(jí)所組成，1級(jí)是人類無法感知只能通過地震儀記錄的地震，12級(jí)地震是指地表發(fā)生了嚴(yán)重變形，幾乎所有建筑都被摧毀。由查爾斯·弗蘭西斯·里克特發(fā)明的里氏震級(jí)則利用震級(jí)（M）來代表地震的強(qiáng)度，震級(jí)由震源和地震記錄站之間的距離以及地震記錄儀上記錄的振幅所共同確定的。里氏震級(jí)每增加一級(jí)，其所代表的地震強(qiáng)度就是

上一級(jí)地震的10倍。今天，科學(xué)家們利用更為精確的矩震級(jí)來判定地震的能量釋放。矩震級(jí)是通過斷層破裂的表面積乘以斷層錯(cuò)位的距離而得到的。

充滿希望的早期預(yù)警系統(tǒng)

地震發(fā)生之前會(huì)出現(xiàn)很多特有現(xiàn)象。巖石變形會(huì)導(dǎo)致活動(dòng)板塊邊界地球磁場的改變；如果水從巖孔中滲出還會(huì)導(dǎo)致地下水位的改變；土柱洞開也會(huì)影響土壤的導(dǎo)電性；巖石裂紋會(huì)將放射性氣體釋放到地表。最終，小規(guī)模的震動(dòng)會(huì)演變成最終的大規(guī)模地震。所有這些事件都能被地震監(jiān)測站測量到。此外，地震發(fā)生之前還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同尋常的動(dòng)物行為。但關(guān)鍵問題在于，在沒有這些預(yù)兆發(fā)生的情況下也會(huì)出現(xiàn)地震。最近，科學(xué)家們開始利用帶正電氧離子的活動(dòng)情況來預(yù)測地震。這些氧離子起源于地球內(nèi)部，它們是氧分子