「科普」地震小知識

2021-01-11 魅力安寧

(一)地球知識

01

認識地球

從太空望去,有一顆美麗的藍色星球,這就是我們的家園——地球。地球從形成的那一刻起,就從來沒有停止過運動。世界屋脊喜馬拉雅山上的海洋生物化石書寫著億萬年來大地滄海桑田的變遷。地球分為四個圈層,即大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈。

02

地球外部結構

大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層。水圈包括海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川和地下水等。由於存在大氣圈、水圈和地表礦物,在地球上合適的溫度條件下,形成了適於生物生存的自然環境,稱為生物圈。地球巖石圈主要由地殼和上地幔的頂部組成,從固體地球表面向下一直延伸到軟流圈。

03

地球內部結構

地球的最外層叫地殼,地殼下面的部分叫地幔,地球最中心的部分叫地核。地球的平均半徑為6370公裡左右,地殼厚度為35公裡左右,大多數破壞性地震就發生在地殼內。如果把地幔、地核比作「蛋清」和「蛋黃」,那地殼就像「蛋殼」。

04

地球表面的組成

地球表面並不是一塊完整的巖石,而是由大小不等的板塊彼此鑲嵌組成的,其中一級板塊有七塊,它們是南極板塊、歐亞板塊、北美板塊、南美板塊、太平洋板塊、印度澳洲板塊和非洲板塊。這些板塊在地幔上面每年以幾釐米到十幾釐米的速度漂移運動,相互擠壓和碰撞。

05

地殼運動

地殼運動是由於地球內部原因引起的組成地球物質的機械運動。它可以引起巖石圈的演變,促使大陸、洋底的增生和消亡,並形成海溝和山脈;同時還導致發生地震、火山爆發等。下圖為全球火山分布圖。

06

板塊構造

地球最上層包括地殼在內的約100千米的巖石圈並不完整,像是打碎了仍然連在一起的雞蛋殼,這些大小不等、拼接在一起的巖石層稱為板塊,地球表面由厚度大約為一百至一百五十公裡的巨大板塊構成。

07

全球七大板塊

全球巖石圈可分成七大板塊,即太平洋板塊、印度洋板塊、亞歐板塊、非洲板塊、北美洲板塊、南美洲板塊和南極洲板塊,板塊與板塊之間的分界線是海嶺、海溝、大的褶皺山脈和大斷裂帶。

08

大陸漂移說

七大板塊就像冰浮在海中一樣飄浮在玄武巖質基底上,進行非常緩慢的移動。全部大陸都在板塊之上,所以當板塊運動的時候,各個大陸之間就表現出了相對運動狀況,我們稱此為大陸漂移。

09

海底擴張說

海底擴張說指沿大洋中部穿透巖石圈的裂縫或裂谷向兩側擴展並導致新生洋殼的學說。它認為地幔物質在這種裂縫帶下因軟流圈內的物質上湧、侵入和噴出而形成新的洋殼,隨著這個作用不斷進行,新上湧侵入的地幔物質把原已形成的洋殼向裂谷兩側推移擴張,致使洋底不斷新生和更新,是大陸漂移說的進一步發展。

010

褶皺

褶皺——是指組成地殼的巖石受水平方向的力的強烈作用,使巖層形成一系列的連續彎曲而未喪失其連續性和完整性的現象。

011

斷層

斷層是地下巖層沿一個破裂面或破裂帶兩側發生相對位錯的現象。地震往往是由斷層活動引起的,是斷層活動的一種表現,所以地震與斷層的關係十分密切。

(二)地震基本知識

012

地震的產生

地震是地球內部運動引起的地表震動的一種自然現象。地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞,造成板塊邊緣及板塊內部產生錯動和破裂,是引起地面震動(即地震)的主要原因。

013

地震定位

指對震中位置、震源深度、發震時刻和震級等地震基本參數進行測定。常用的定位方法有石川法、和達法、高橋法等。還有用於單臺定位的方位角法和用於速報的交切法,這兩種方法精度較低。主地震法和震源聯合測定法是兩種精確的定位法,但其應用條件苛刻,只用於一些專門研究中。圖示為交切法。

014

地震分類

根據震動性質不同可分為三類:

天然地震——指自然界發生的地震現象;

人工地震——由爆破、核試驗等人為因素引起的地面震動;

脈動——由於大氣活動、海浪衝擊等原因引起的地球表層的經常性微動。狹義而言,人們平時所說的地震是指能夠形成災害的天然地震。

015

天然地震類型

按成因不同主要有三種:

1、構造地震:由地下深處巖層錯動、破裂所造成的地震。這類地震發生的次數最多,約佔全球地震數的90%以上,破壞力也最大。

2、火山地震:由於火山作用,如巖漿活動、氣體爆炸等引起的地震。

3、陷落地震:由於地層陷落引起的地震。

016

構造地震

通常,我們所說的地震是指構造地震。它是怎樣發生的呢?即在構造力作用下,當巖石圈某處巖層發生突然破裂、錯動時,便把長期積累起來的能量在瞬間急劇釋放出來,巨大的能量以地震波的形式由該處向四面八方傳播出去,直到地球表面,引起地表的震動,便造成地震。

017

地震三要素

地震的發震時刻、震中和震級,稱為地震三要素。發震時刻就是地震發生的時刻。地震發生的地點叫做震中,常用經度和緯度來表示,當然也要標明該地的地名。地震的大小用震級M來表示。

018

地震術語

(1)地震命名:以儀器測定到的微觀震中所在的縣級地名來命名。

(2)震源:地球內部發生地震時振動的發源地。通常指地震發生時,地下巖石最先開始斷裂、錯動並激發地震波的地方。

(3)震源深度:若把震源看成一個點,那麼這個點到地面的垂直距離就稱為震源深度。

(4)震中:震源在地面上的垂直投影點,即地面上與震源正對著的地方。

(5)震中距:在地面上,從震中到任一點的距離叫做震中距。

(6)等震線:烈度相同的點用曲線聯接,它是表示地震發生地區地震影響的一種方式。

(7)極震區:一次地震破壞或影響最重的區域。極震區的幾何中心稱為宏觀震中。

(8)地震序列。在一定時間內,發生在同一震源區的一系列大小不同,並且發震機制有某種內在聯繫,或有共同的發震構造的一組地震的總稱。分為主震型、群震型和孤立型。

(9)主震:地震序列中,震級最大的一次地震。(10)餘震:主震後在同一震區陸續發生的較小的地震。

(11)前震:主震前在同一震區發生的較小的地震。

019

地震的深淺

按照震源深度的不同,地震可劃分為如下三類:0~70公裡稱淺源地震,簡稱淺震。淺震對構築物威脅最大。同級地震,震源越淺破壞力越強。70~300公裡稱中源地震。300公裡以上稱深源地震。目前觀測到最深的地震是720公裡。

020

地震的遠近

一次地震,在不同的地方觀察,震中距是不一樣的。地震可按震中距不同分為三類:地方震——震中距小於100千米的地震;近震——震中距為100~1000千米的地震;遠震——震中距大於1000千米的地震。顯然,同樣大小的地震,在震中距越小的地方,影響或破壞越重。

021

地震波及其類型

地震發生時,地下巖層斷裂錯位釋放出巨大的能量,激發出一種向四周傳播的彈性波,這就是地震波。

地震波主要分為體波和面波。體波可以在三維空間中向任何方向傳播,又可分為縱波和橫波。面波——當體波到達巖層界面或地表時,會產生沿界面或地表傳播的幅度很大的波,稱為面波。

022

縱波和橫波

縱波——振動方向與波的傳播方向一致的波,傳播速度較快,到達地面時人感覺顛動,物體上下跳動。

橫波——振動方向與波的傳播方向垂直,傳播速度比縱波慢,到達地面時人感覺搖晃,物體會來回擺動。

023

震級

地震本身大小的等級劃分,與地震釋放出來的能量多少相關。一個地震只有一個震級。震級越高,表明震源釋放的能量越大;震級相差一級,能量相差約33倍。一般來說,靜態推算下,一個8級地震相當於30個7級地震,一個7級地震相當於30個6級地震,也就是說,一個8級地震就相當於900個6級地震。

024

震級大小劃分

地震按震級大小的劃分大致如下:

1、弱震:震級小於3級。如果震源不是很淺,這種地震人們一般不易覺察。

2、有感地震:震級大於或等於3級、小於或等於4.5級。這種地震人們能夠感覺到,但一般不會造成破壞。

3、中強震:震級大於4.5級、小於6級,屬於可造成損壞或破壞的地震,但破壞輕重還與震源深度、震中距等多種因素有關。

4、強震:震級大於或等於6級,是能造成嚴重破壞的地震。其中震級大於或等於8級的又稱為巨大地震。

025

震級測定

震級通常是通過地震儀記錄到的地面運動的振動幅度來測定的,由於地震波傳播路徑、地震臺臺址條件等的差異,不同臺站所測定的震級不盡相同,所以常常取各臺的平均值作為一次地震的震級。

026

地震震級的分類

芮氏規模ML也叫地方性震級,主要適用於6級以下的中小地震。面波震級MS可以遠距離記錄地震,這就彌補了芮氏規模的不足。體波震級MB幾乎所有的地震,包括核爆炸,都可以在地震圖上較清楚地識別P波,因此具有廣泛的應用。矩震級MW不會像其他震級一樣存在飽和問題

027

為何新聞媒體及社會應用的地震震級為M

國家標準震級——為何新聞媒體及社會應用的地震震級為M?根據國家質量技術監督局地震震級的規定(GB17740-1999),地震震級M測定方法和使用是用於地震測定、地震預報、防震減災、新聞報導等社會應用的震級,其他類型地震震級必須冠以限制詞與添置注釋符號。

028

為什麼要修訂震級?

不同的國家、機構所利用的臺站資料是有差別的,這會影響震級測定結果。測定震級的普遍方法是對不同方位、不同震中距的大量臺站的測定結果,作算術平均。高質量的臺站數據越多,測定的結果越準確。

為能儘快將地震參數報告政府和公眾,地震部門往往使用地震波先到達的臺站的記錄來測定震級並對外發布初測結果。隨著時間的推移,記錄到地震的臺站數量不斷增多,地震部門將使用更多臺站記錄來重新測定震級。因此,後面測定的震級會與先前測定的震級有一定的差別。

029

地震烈度

地震烈度是地面遭受地震影響和破壞的程度,是在沒有儀器記錄的情況下,憑地震時人們的感覺或地震發生後器物反應的程度,工程建築物的損壞或破壞程度、地表的變化狀況而定的一種宏觀尺度。因此,烈度的鑑定主要依靠對上述幾個方面的宏觀考察和定性描述。例如,1976年唐山地震,震級為7.8級,震中烈度為Ⅺ度;受唐山地震影響,天津市區烈度為Ⅷ度,北京市多數地區烈度為Ⅵ度,再遠到石家莊、太原等地烈度就更低了。

030

烈度與震級的區別

震級反映地震本身的大小,只與地震釋放的能量多少有關;而烈度則反映的是地震的後果,一次地震後不同地點烈度不同。打個比方,震級好比一盞燈泡的瓦數,烈度好比某一點受光亮照射的程度,它不僅與燈泡的功率有關,而且與距離的遠近有關。因此,一次地震只有一個震級,而烈度則各地不同。

031

影響地震烈度的因素

1、地震大小;

2、震源深度;

3、震中距離;

4、土壤和地質條件;

5、建築物的性能;

6、震源機制;

7、地貌和地下水位等。

032

中國地震烈度表

按人的感覺及地震破壞情況劃分等級,依次排列成表,即為地震烈度表。目前世界上地震烈度表的種類很多,以12度表較普遍。此外還有7度表(日本)和10度表等。中國採用12度表。

033

烈度分布圖

烈度分布圖又叫做等震線圖。震後調查結束後,將各烈度評定點的結果標示在適當比例尺的地圖上,然後由高到低把烈度相同點的外包線(即等震線)勾畫出來,便構成地震烈度分布圖。震中區的烈度稱為震中烈度,唐山、汶川地震的震中烈度都達到Ⅺ度。下圖為汶川8.0級地震烈度分布圖。

034

震源深度對震中烈度有影響嗎?

震源深度對地震的破壞程度影響很大。同樣大小的地震,震源越淺,造成的破壞越重。據統計,當震源深度從20千米減小到10千米,或從10千米減小到5千米時,震中烈度均可提高1度。這常常是有些地震震級並不太高,但破壞較嚴重的原因之一。

035

地震帶

地震帶是地震集中分布的地帶,在地震帶內地震密集。世界上主要有三大地震帶:環太平洋地震帶、歐亞地震帶、海嶺地震帶。我國地處歐亞大陸東南部,位於環太平洋地震帶和歐亞地震帶之間。

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