2 地震基础知识
2.1地震的产生和类型
地震就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发一样,是地球上经常发生的一种自然现象。
引起地球表层振动的原因很多,根据地震的成因,可以把地震分为以下几种:
1.构造地震
由于地下深处岩层错动、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。
2.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。
3.塌陷地震
由于地下岩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。
4.诱发地震
由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。
5.人工地震
地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。
2.2为什么会发生地震?
人类在揭开地震之谜的过程中,伴随着丰富的想象,产生种种神话与传说。
大约在12世纪,日本古历书上有所谓“地震虫”的描述。1710年,日本有书谈及鲶鱼与地震的关系时,认为大鲶鱼卧伏在地低下,背覆着日本的国土,当鲶鱼发怒时,就将尾巴和鳍动一动,于是造成了地震。我国古代对地 震这一特殊灾害,也有专门描述。民间流传着这样一个传说:地低下有一条大鳖鱼,驮着大地,时间久了就要翻一翻身,于是大地就抖动起来,鳖鱼翻身就是地震了。
随着科学的发展,人们对地震认识从神话中走出。古希腊的伊壁鸠鲁认为地震是由于风被封闭在地壳内,结果使地壳分成小块不停地运动,即风使大地震动而引起地震。随之出现了卢克莱修的风成说,即来自外界或大地本身的风和空气的某种巨大力量,突然进入大地的空虚处,在这巨大的空洞中,先是呻吟骚动并掀起旋风,继而将由此产生的力量喷出外界,与此同时,大地出现深的裂缝,形成巨大的龟裂,这便是地震。再有亚里士多德提出,地震是由突然出现的地下风和地下灼热的易燃物体造成。
20世纪伊始,科学家们开始深入研究地震波,从而为地震科学及至整个地球科学掀开了新的一页。相继提出比较有影响的假说有三:一是1911年理德提出地球内部不断积累的应变能超过岩石强度时产生断层,断层形成后,岩石弹性回跳,恢复原来状态,于是把积累的能量突然释放出来,引起地震,这是所谓“弹性回跳说”;二是1955年日本的松泽武雄提出地下岩石导热不均,部分溶融体积膨胀,挤压围岩,导致围岩破例产生地震,这是所谓“岩浆冲击说”;三是美国学者布里奇曼提出地下物质在一定临界温度和压力下,从一种结晶状态转化为另一种结晶状态,体积突然变化而发生地震的“相变说” 。
虽然,地震之谜迄今没有完全解开,但随着物理学、化学、古生物学、地质学、数学和天文学等多学科叫交叉渗透,深入发展,使地震学科取得长足的进步。
2.3震中、震源和地震波
震源:是地球内发生地震的地方。
震源深度:震源垂直向上到地表的距离是震源深度。我们把地震发生在60公里以内的称为浅源地震;60-300 公里为中源地震;300公里以上为深源地震。目前有记录的最深震源达720公里。
震中:震源上方正对着的地面称为震中。震中及其附近的地方称为震中区,也称极震区。震中到地面上任一点的距离叫震中距离(简称震中距)。震中距在100公里以内的称为地方震;在1000公里以内称为近震;大于1000公里称为远震。
地震波:地震时,在地球内部出现的弹性波叫作地震波。这就像把石子投入水中,水波会向四周一圈一圈地扩散一样。
地震波主要包含纵波和横波。振动方向与传播方向一致的波为纵波(P波)。来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。振动方向与传播方向垂直的波为横波(S波)。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。
由于纵波在地球内部传播速度大于横波,所以地震时,纵波总是先到达地表,而横波总落后一步。这样,发生较大的近震时,一般人们先感到上下颠簸,过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。这一点非常重要,因为纵波给我们一个警告,告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了,快点作出防备。
1976年唐山大地震时,一位住在楼房里的干部突然被地震惊醒。由于这位干部平时懂点地震知识,所以当他感到地震颠簸时,迅速钻到桌子底下,五、六秒种后,房顶塌落。直到中午,他被救出后,深深感到要不是自己果断钻到桌子底下,早就没命了。他说是地震知识救了他的命。
2.4地球的内部结构
地球内部状况,我们无法直接观察。但人类可以根据地震波在地球内部介质传播过程中的规律进行推测和分析。
地球的外层是地壳,地壳之下由外向里分别为地幔和地核。他们的分层结构就象鸡蛋的蛋壳、蛋清和蛋黄。地核又分为内地核和外地核。外地核呈液体熔融状态,主要由铁、镍及一些轻元素组成,它们可以流动(对流),这层液态外核为内核的旋转提供了条件。内核呈固态,成分以铁为主,内部压力极大,温度极高。
地壳的平均厚度30-40公里
地幔的厚度约2900公里
地核的半径约3400公里
2.5地球与断层
地震是地球内部物质运动的结果。这种运动反映在地壳上,使得地壳产生破裂,促成了断层的生成、发育和活动。“ 有地震必有断层,有断层必有地震”,断层活动诱发了地震,地震发生又促成了断层的生成与发育,因此地震与断层有密切联系。
地壳中的断层密如织网。断层从较小的破裂一直到上千公里的断裂带,有各种不同的尺度和深度,断裂带是多条断层的聚合带。
与地震有联系的断层是活动断层,过去虽运动但如今稳定的断层叫休眠断层,或称为“死”断层。
2.6衡量地震大小的尺子
地球上的地震有强有弱。用来衡量地震强度大小的尺子有两把,一把叫地震震级;另一把叫地震烈度。举个例子来说,地震震级好象不同瓦数的电灯泡,瓦数越高,亮度越大。烈度好象屋子里受光亮的程度,对同一盏电灯来说,距离电灯越近,光度越大,离电灯越远,光度越小。
地震震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。它是根据地震时释放能量的多少来划分的,震级可以通过地震仪器的记录计算出来,震级越高,释放的能量也越多。我国使用的的震级标准是国际通用震级标准,叫“里氏震级 ”。
各国和各地区的地震分级标准不尽相同。
一般将小于1级的地震称为超微震:大于、等于1级,小于3级的称为弱震或微震;大于、等于3级,小于4.5级的称为有感地震;大于、等于4.5级,小于6级的称为中强震;大于、等于6级,小于7级的称为强震;大于、等于7级的称为大地震,其中8级以及8级以上的称为巨大地震。
迄今为止,世界上记录到最大的地震为8.9级,是1960年发生在南美洲的智利地震。
地震烈度:地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。对同一个地震,不同的地区,烈度大小是不一样的。距离震源近,破坏就大,烈度就高;距离震源远,破坏就小,烈度就低。
小于三度:人无感受,只有仪器能记录到;
三度:夜深人静时人有感受;
四-五度:睡觉的人惊醒,吊灯摆动;
六度:器皿倾倒、房屋轻微损坏;
六-七度:房屋破坏,地面裂缝;
九-十度:房倒屋塌,地面破坏严重;
十-十二度:毁灭性的破坏。
2.7中国是个多地震的国家
中国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,地震断裂带十分发育。大地构造位置决定,地震频繁震灾严重。在20世纪里,全球共发生3次8.5级以上的强烈地震,其中两次发生在我国;全球发生两次导致20万人死亡的强烈地震也都发生在我国,一次是1920年宁夏海原地震,造成 23万多人死亡;一次是1976年河北唐山地震,造成24万多人死亡。这两次地震死亡人数之多,在全世界也是绝无仅有的。
上世纪以来,中国共发生6级以上地震近800次,遍布除贵州、浙江两省和香港、澳门特别行政区以外所有的省、自治区、直辖市。
中国地震活动频度高、强度大、震源浅,分布广,是一个震灾严重的国家。1900年以来,中国死于地震的人数达 55万之多,占全球地震死亡人数的53%;1949年以来,100多次破坏性地震袭击了22个省(自治区、直辖市),其中涉及东部地区14个省份,造成27万余人丧生,占全国各类灾害死亡人数的54%,地震成灾面积达30多万平方公里,房屋倒塌达700万间。地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。
统计数字表明,中国的陆地面积占全球陆地面积的十五分之一,即百分之六左右;中国的人口占全球人口的五分之一左右,即百分之二十左右,都不到百分之二十,然而中国的陆地地震竟占全球陆地地震的三分之一,即百分之三十三左右,而造成地震死亡的人数竟达到全球的1/2以上。当然这也有特殊原因,一是中国的人口密、人口多;中国的经济落后,房屋不坚固,容易倒塌,容易坏;第三与中国的地震活动强烈频繁有密切关系。
据统计,20世纪以来,中国因地震造成死亡的人数,占国内所有自然灾害包括洪水、山火、泥石流、滑坡等总人数的54%,超过1/2。从人员的死亡来看,地震是群害之首;而在经济上所造成的损失,最大的主要是气象灾害(洪涝),气象灾害所造成的经济损失要比地震大的多。
2.8中国地震带的分布
中国地震主要分布在五个区域:台湾地区、西南地区、西北地区、华北地区、东南沿海地区和23条地震带上。
“华北地震区”。包括河北、河南、山东、内蒙古、山西、陕西、宁夏、江苏、安徽等省的全部或部分地区。在五个地震区中,它的地震强度和频度仅次于"青藏高原地震区",位居全国第二。由于首都圈位于这个地区内,所以格外引人关注。据统计,该地区有据可查的8级地震曾发生过5次;7-7.9级地震曾发生过18次。加之它位于我国人口稠密、大城市集中、政治和经济、文化、交通都很发达的地区,地震灾害的威胁极为严重。
华北地震区共分四个地震带。
(1)郯城-营口地震带。包括从宿迁至铁岭的辽宁、河北、山东、江苏等省的大部或部分地区。是我国东部大陆区一条强烈地震活动带。1668年山东郯城8.5级地震、1969年渤海7.4级地震、1974年海城7.4级地震就发生在这个地震带上,据记载,本带共发生4.7级以上地震60余次。其中7-7.9级地震6次;8级以上地震1次。
(2)华北平原地震带。南界大致位于新乡-蚌埠一线,北界位于燕山南侧,西界位于太行山东侧,东界位于下辽河 -辽东湾拗陷的西缘,向南延到天津东南,经济南东边达宿州一带。是对京、津、唐地区威胁最大的地震带。1679年河北三河8.0级地震、1976年唐山7.8级地震就发生在这个带上。据统计,本带共发生4.7级以上地震140多次。其中7-7.9级地震5次;8级以上地震1次。
(3)汾渭地震带。北起河北宣化-怀安盆地、怀来-延庆盆地,向南经阳原盆地、蔚县盆地、大同盆地、忻定盆地、灵丘盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地至渭河盆地。是我国东部又一个强烈地震活动带。1303年山西洪洞8.0级地震、1556年陕西华县8.0级地震都发生在这个带上。1998年1月张北6.2级地震也在这个带的附近。有记载以来,本地震带内共发生4.7级以上地震160次左右。其中7-7.9级地震7次;8级以上地震2次。
(4)银川-河套地震带。位于河套地区西部和北部的银川、乌达、磴口至呼和浩特以西的部分地区。1739年宁夏银川8.0级地震就发生在这个带上。本地震带内,历史地震记载始于公元849年,由于历史记载缺失较多,据已有资料,本带共记载4.7级以上地震40次左右。其中6-6.9级地震9次;8级地震1次。
“青藏高原地震区”。包括兴都库什山、西昆仑山、阿尔金山、祁连山、贺兰山-六盘山、龙门山、喜马拉雅山及横断山脉东翼诸山系所围成的广大高原地域。涉及到青海、西藏、新疆、甘肃、宁夏、四川、云南全部或部分地区,以及原苏联、阿富汗、巴基斯坦、印度、孟加拉、缅甸、老挝等国的部分地区。
本地震区是我国最大的一个地震区,也是地震活动最强烈、大地震频繁发生的地区。据统计,这里8级以上地震发生过9次;7-7.9级地震发生过78次。均居全国之首。
此外,“新疆地震区”、“台湾地震区”也是我国两个曾发生过8级地震的地震区。这里不断发生强烈破坏性地震也是众所周知的。由于新疆地震区总的来说,人烟稀少、经济欠发达。尽管强烈地震较多,也较频繁,但多数地震发生在山区,造成的人员和财产损失与我国东部几条地震带相比,要小许多。
值得一提的是“华南地震区”的“东南沿海外带地震带”,这里历史上曾发生过1604年福建泉州8.0级地震和 1605年广东琼山7.5级地震。但从那时起到现在的300多年间,无显著破坏性地震发生。
2.9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。
我国的地震预报由于国家的重视和其明确的任务性,经过一代人的努力,已居于世界先进行列。在第四个地震活跃期内,曾成功地对海城等几次大震做过短临预报,因此经联合国科教文组织评审,作为唯一对地震作出过成功短临预报的国家,被载入史册。
但是从世界范围说,地震预报仍处于探索阶段,尚未完全掌握地震孕育发展的规律,我们的预报主要是根据多年积累的观测资料和震例,进行经验性预报。因此,不可避免地带有很大的局限性。为此,《中华人民共和国防震减灾法》第十六条规定:国家对地震预报实行统一发布制度。
地震短期预报和临震预报,由省、自治区、直辖市人民政府按照国务院规定的程序发布。
任何单位或者从事地震工作的专业人员关于短期地震预测或者临震预测的意见,应当报国务院地震行政主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构按照前款规定处理,不得擅自向社会扩散。
在我国,地震预报的发布权在政府。属于地震系统的任何一级行政单位、研究单位、观测台站、科学家和任何个人,都无权发布有关地震预报的消息。
2.10世界历史上的大地震
2.11中国的特大地震