简单地说,
地震的原因主要有:地球各个大板块之间互相挤压.另外还有
火山喷发引起.
地震分为天然
地震和
人工
地震两大类。天然
地震主要是构造
地震,它是由于地下深处岩
石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以
地震波的形式向
四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动。构造
地震约占
地震总数的90%以上。其次是由
火山喷发引起的
地震,称为
火山地震,约占
地震总数的7%。此外,某些特殊情况下了也会产生
地震,如岩洞崩塌(陷落
地震)、大陨
石冲击地面(陨
石冲击
地震)等。
人工
地震是由
人为活动引起的
地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中进行高压注
水以及大
水库蓄
水后增加了地壳的压
力,有时也会诱发
地震。
地震波发源的地方,叫作震源。震源在地面上的垂直投影,叫作震中。震中到震源的深度叫作震源深度。通常将震源深度小于70公里的叫浅源
地震,深度在70-300公里的叫中源
地震,深度大于300公里的叫深源
地震。破坏性
地震一般是浅源
地震。如1976年的唐山
地震的震源深度为12公里。
地幔
物质的热对流。是由地球内部放射性
元素衰变产生的能量所驱动的。是地球内部能量释放的外部表现。内部能量释放主要有一下形式:
地震,
火山,板块运动,地质构造。
地震是其中之一。
〔1〕在地球内部有震源,震源向外释放能量(
地震波)从而引起一定范围内的振动.
〔2〕其它地质灾害或自然灾害,也可以间接诱发
地震.
地幔
物质的热对流。是由地球内部放射性
元素衰变产生的能量所驱动的。是地球内部能量释放的外部表现。内部能量释放主要有一下形式:
地震,
火山,板块运动,地质构造。
地震是其中之一。
而降
水,风,洋流,河流等地表过程都是由地球外部能量即太阳所驱动的。
地震灾害原因与防治对策
地震发生的原因为何?
地震可分为自然
地震与
人工
地震 (例如:核爆) 。一般所称之
地震为自然
地震,依其发生之原因又可分为, (1)构造性
地震(2)
火山地震(3)冲击性
地震 (例如,陨
石撞击) 。其中又以板块运动所造成的地壳变动 (构造性
地震) 为主 。
由于地球内有一种推动岩层的应
力,当应
力大于岩层所能承受的强度时,岩层会发生错动 (dislocation),而这种错动会突然释放巨大的能量,并产生一种弹性波 (elastic waves) ,我们称之为
地震波 ( seismic waves) ,当它到达地表时,引起大地的震荡,这就是
地震。
断层可分那些类别?
比较断层发生前与发生后的地层形状可分
四种:
(1)钝角向上拱起之正断层。
(2)锐角向上拱起之正断层。
(3)向右移动之右移断层。
(4)向左移动之左移断层。
何谓震源与震央?
(1)震源 (hypocenter) :
地震错动的起始点。
(2)震央 ( epicenter ) :震源在地表的投影点。
何谓浅层
地震、深层
地震?
地震震源深度在0~30公里者称为极浅层
地震(very shallow earthquake)。在31~70公里者称为浅层
地震(shallow earthquake)。在71~300公里者称为中层
地震(intermediate earthquake)。在301~700公里者称为深层
地震(deep earthquake)。
何谓
地震序列?
先后排列,即为
地震序列。而所谓同一系列之
地震,系指发生位置邻近,时间上连结之所有
地震,包括前震、主震及余 震 ;其定义又分别如下:
(1)前震 ( Fore-Shock) :同一系列之
地震中,于主震之前发生的
地震称之。唯有时前震为时甚短,且不显著。
(2)主震 (Main-Shock) :同一系列之
地震中规模最大者称为主震 若最大者有两个,则先发生者称为主震。
(3)余震 (After-Shock) :同一系列之
地震中,主震之后发生的
地震称之。
主要的
地震波有那些?
震波依传播路径可分为两大类:
一、体波 (body wave):可在地球内部传播,依波动性贸之下 同又分为:
(1)P波 (纵波或压缩波) :性质与音波相似,质点运动和波传播方向一致,速度最快。
(2)S波 (横波或剪
力波) :质点运动与波传播方向垂直,产生一上一下或一左一右的振动,速度次之。
二、表面波 ( surface wave) :沿地球表层或地球内部界面传播,主要可分为:
(1)洛夫波 (Love wave) :质点沿着
水平面产生和波传播方向垂直的运动。
(2)雷利波 (Rayleigh wave) :质点在平行于震波传播的垂直面上,沿着椭圆形轨迹震动。
如何计算规模?
目前世界所通用的
地震规模为芮氏规模(ML),乃美国
地震学家芮氏于一九三
五年所创。其定义为:一标准扭
力式伍德斗安德森
地震仪 ( Wood一Anderson torsion seismometer ) ( 自由周期0.8秒,倍率二千八
百倍,阻尼常数0.8)在距震央一
百公里处所记录的最大振幅以微米 (Micron, l u=10^-3mm) 计的
对数值。其计算公式为:
ML=logA-logA0
式中A=标准扭
力式
地震仪,在某观测站所记录之最大振幅 (以u为单位) 。 A0=距离修正量;当标准扭
力式
地震仪于标准
地震 (ML=0 )时所记录之最大振幅。
除了芮氏规模 (ML) 外,尚有体波规模 (mb) 及表面波规模(Ms)。体波规模是根据体波之振幅 ( A ) 及周期 ( T ) 而定,其关系式为:
mb=logA/T +Q(D )
式中Q(D )为距离修正量。
表面波规模是根据表面波振幅 ( A ) 及周期 ( T ) 而定,其关系 式为:
Ms=logA/T + a log D+ b
式中A为距离; a,b为区域性常数
过去发生之
地震其模模 (M) 与次数分布情形如何?
(l)M大于九之
地震,自有
地震观测以来尚未发生过。
(2)M八.
五至九之
地震,为最大级之
地震,全世界发生次数 大约为十年一次。
(3)M八至八.
四之
地震为
第一级大
地震,如震央在陆上会造成大灾害,如震央在海底会引起大海啸,而且主震后有很多余震,全世界大约每年平均发生一次。
(4)M七至七.九之
地震为相当大的
地震,如震央在陆上会造成大灾害,如震央在海底会引起海啸,全世界大约每年发 生二十次。
(5)M六至六.九之
地震,如震央在陆上会造成灾害,世界上任何主要
地震观测站均可测得其
地震波,每年大约发生一
百五十次。
(6)M
五至
五.九之
地震,有感区域相当大,震央附近会造成 灾害,每年约八
百次。
(7)M
四至
四.九之
地震,通常下发生灾害,我们通常感到者都是M
四以上之地 震,每年约六千二
百次。
(8)M三至三.九之
地震,在震央附近
人体可以感到,每年约
四万九千次。
(9)M二至二.九之
地震,
人体下能感到,震央附近之观测站 可测得此
地震,每年约在三十万次以上。
(10)M一至一.九之
地震,用高倍率
地震仪才可以观测到其
地震波。
(11)M一以下之
地震,设在适当地点之超高倍率
地震仪才可以观测到此
地震。
以上所述仅适用于浅震源之
地震。
何谓板块运动?
板块构造
学说 (plate tectonics) 主要在说明目前发生在地球上层的构造及解释
地震发生之原因。地球的最外部为冷而硬的可移动之岩
石,称为岩
石圈 (lithosphere) ,其厚度平均约一
百公里,岩
石圈之下为软流圈(asthenosphere)为黏度高的液体
物质所组成,在高温、高压作用下而成可塑性,使岩
石圈漂浮其上。
板块构造的基本观念是将岩
石圈分成数个接近刚性之板块,包括较大的欧亚板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块、太平洋板块及南极洲板块和数个较小之板块 (见附图),板块受到张
力、压
力、重
力及地函对流的作用,不同的板块之间每年以数公分的相对速度缓慢移动,大部分的
地震、
火山及造山运动便由于相邻板块之互相作用而发生。
板块交界处主要有三种型态,
(1)分离板块交界处 ( divergent boundaries ),代表地壳引伸拉裂的现象,在中洋脊 (mid一oceanridge) 处相邻的两板块互相分离,而产生新的岩
石圈,其材料来自地函的上部,系经熔融作用而产生。地壳在这里由于张
力作用向两侧扩张延伸,沿着发散交界处常有
地震发生,其震源深度多在一
百公里以内。
(2)聚合板块交界处 ( convergent boundaries) ,在这交界处两板块相互碰撞,较 重者插入较轻者之下方 (约以30~45之倾角) ,使者的岩
石圈消失而回到地函中,这插入的部分叫隐没带(subduction zone) 。由于两板块间的相互磨擦,所以沿着隐没带可以不断地发生
地震良而造成一
地震带,其震源深度可从很浅到大约七
百公里左右。台湾花莲附近为欧亚大陆板块和菲律宾海板块之聚合板块交界处所以
地震非常频繁。
(3)守恒板块交界处 ( conservative boundaries) ,不产生新的岩
石圈也不使岩
石圈消失,相邻两板块彼此横向移动磨擦,而产生震源深度较浅之
地震。台东纵谷断层即为欧亚大陆板块和菲律宾海板块之守恒板块交界处。
台湾
地震带之分布情形如何?
台湾
地震带主要有三
(1)西部
地震带,自台北南方经台中、嘉义而至台南。宽度约八十公里,大致与
岛轴平行。
地震次数较少,但余震较频繁,持红时间较短暂,范围广大,灾情较重,震源浅 (约十余公里),地壳变动激烈。
(2)东部
地震带,北起宜兰东北海底向南南西延伸,经过花莲、成功到台东,一直至吕宋
岛;此带北端自宜兰与环太平洋
地震带延伸至西太平洋海底者相连,南端几与菲律宾
地震带相接。此带成近似弧形朝向太平洋,亦和台湾本
岛相平行,宽一
百三十公里,特征为
地震次数多。通常,震源较西部者为深。
(3)东北部
地震带,此带自琉球群
岛向西南延伸,经花莲、宜兰至兰阳溪上游附近,属浅层震源活动带。
台湾
地震危害度的分区情形如何?
依据台湾地区过去的
地震分布及震灾损害情形,台湾
地震危害度由轻至强烈分为
四区 (以行政区划分) :
第一区,新
竹市、台中巿、高雄市、
桃园县、新
竹县、台中县、南投县、彰化县、高雄县、屏东县、澎湖县、
金门,马祖地区。
第二区,台北巿、基隆巿、台北县、宜兰县、苗栗县、云林县。
第三区,台南巿、台南县、台东县。
第四区,嘉义巿、嘉义县、花莲县。
台湾地区最严重的震灾情形如何?
过去九十年,台湾发生
地震引起灾害最大者是一九三
五年
四月二十一
日六时二分,新
竹台中烈震,震央在新
竹关刀山东南
力偏南三公里即北纬二十
四点
四度,东经一
百二十点八度,发生屯子脚及狮潭断层,前者长十余公里,
水平最大变位一
五O公分最大落差六O公分,后者长二十公里,最大落差为纸湖至洽坑之间达三公尺,
水平变位甚微,是较特殊之情况,此次
地震死三、二七六
人伤一二、O
五三
人,房屋全毁一七、九O七栋,半毁一一、
四O
五栋,破损二
五、三七六栋。
地震预测有那些方法?
虽然
人们至今对于
地震发生的机制 (mechanism) 还没有澈底了解,
地震预测理论也还没有充分建立,但是仍有许多尝试性的
地震预测研究方法,常见的有以下几种:(1)测地法(2)验潮,(3)地壳变动的连续观测,(4)
地震活动,(5)
地震波速度,(6)地磁及地电流,(7)活勘层及褶曲,(8)岩
石破坏实验和地壳热流量的测定,(9)其它。
兹选择介绍一些重要的方法如下:
测地法 ( geodesic metbod ):
根据过去许多纪录,在大
地震发生时地壳会发生变动,而有时会发生在
地震之前。因此测量地壳变动情形并分析
地震前兆现象,是可以预测将否有大
地震发生。例如公元一八六
四年
日本新潟地区发生
地震前有地盘下沈现象,因当地经常从事测量调查工作,故发现
地震发生之前确有前兆现象可寻。
此外,地壳发生变动的面积会随
地震规模之增大而增加,也就是说地壳发生异常变动的范围越广,可能发生
地震的规模也越大。
井
水含氡量的变化:
苏俄的科
学家,在加尔姆地区发现到
水井中的含氡 (Radon)于
地震前会增加,亦用以预测
地震。氡是一种放射性气体,科
学家们认为当岩
石受到强大压
力时,岩
石内部产生无数微小裂隙,通常只有用显微镜才看得见。岩
石有了裂隙之后,曝露于地下
水的表面积自然也会增加,当地下
水渗入裂隙之中,补满裂开的空隙,可以接触到较多的放射性
物质,同时吸收更多量的氡。直到
地震发生,岩
石突然崩裂,氡的含量又逐渐下降。因此,监测井
水含氡量,可以知道岩
石受
力情形,从而预测
地震。
分析
天然气含量:
德国杜秉根大
学的地质
学家恩斯特教授,在富有沼气的杜秉根地方从事地下沼气含重的分析,建立了一种具有地方特色的
地震警告系统。在一九六九 ,他首次观测到探测器里沼气含量先增加
百分之零点二至
百分之二,而于经过强烈地接后沼气含量又告下降。又发生余震时,沼气含量也会增加。
在一九七三 ,恩斯特教授在中美洲的哥斯达黎加的
首都圣荷西担任客座教授时,与哥国的地质研究所合作研究,他以
天然气探测器观测的结果,发现地球
天然气含量与
火山爆发有连带关系,此法也能预测地广。
天然气探测器主要在分析二氧化碳,因为在
火山要爆发的那些地区,二氧化碳的浓度会高达
百分之十二。测定土壤内
天然气含量的方法简单,测定工具只需一根一公尺的探测管,是属于较经济的一探测定方法。
地震预测究的现况如何?
(1)
日本
有
地震国之称的
日本,对于
地震预测的研究不遗余
力,一九六二 ,即由
地震研究
学者、专家约九十
人组成
地震预知研究小组,规划研究计划的
蓝图,内容包含下列项目:
(1)应用测地的结果,调查地壳变动
(2)整顿各验潮站,以检出地壳变动
(3)办理地壳变动连结观测
(4)调查
地震活动
(5)应用
人造
地震,观测
地震波速度
(6)调查地磁及地电流
(7)调查活动断层和褶曲
(8)办理岩
石破坏实验
(9)设置
地震预测中心
地震预测研究计划,于一九六
五年开始执行,网罗东京、京都、名古屋、东北及北海道等各大
学以及气象厅、
国家地理院等各单位专家、
学者,从事研究工作。虽已经历了三十年,但由于还没有完成
地震预测理论,目前
日本还没有发布
地震预报。
(2)美国
美国自一九六
四年 阿拉斯加大
地震发生之后,对于
地震预测的研究亦推动甚
力,阿拉斯加大
学、加州理工
学院、哥伦比亚大
学,以及
地震情报中心等单位,亦下断有
人从事这方面的研究,并曾在东京与
日本联合举行
地震预测会议,嗣后每两年举办一次,讨论有关
地震预测的问题。
(3)苏俄
苏俄在中亚细亚及堪察加半
岛等地区从事
地震预测的研究多年,一九七二年七月廿六
日苏俄塔斯社报导,苏维埃研究
学院 (Soviet Research Institute ) 的科
学家们预测,自一九七三至七六年 间,将发生三至
四次大的海啸,袭击沿西伯利亚北部至台湾间的
四千公里海岸线,海啸时速达
四OO至八OO公里,海岸浪高可达三O公尺。
因为海啸多半由于海底发生
地震所dl起,能够预测海啸,当然能够预测
地震。但苏俄官方并未公布震央的精确位置,及其预测规模与大海啸发生的月
日,所以此项预测令
人怀疑。当时台湾各大报章
杂志亦大幅刊载此项消息,上下惊动,本局亦全
力查证,认为苏俄研究
地震预报确在全
力推动,惟迄无一次完全成功,特去函美国夏威夷国际海啸资料中心查证,该中心负责
人米勒博
士(Caylord R.Viller ) 于一月廿一
日函复要点如下:(1)经向苏俄库页
岛的远东科
学中,L ILGC) 海啸委员会主席索罗维夫 (S.L. SolYieY) 查证说, 「苏俄科
学家们对于海啸间题发表过许多有关论文,由于新闻
记者的热心、夸大宣染、曲解事实而引起」。可见世界各国对于
地震预测,还无法办到。
地震是否可控制?
世界各国受到
地震灾害威胁的地区,凛于震灾损失的严重,无下加强对
地震的研究。首先希望能够发展做到精确的
地震预报,正如现在的
天气预报一样,在
地震未发生之前,通知将要发生
地震地区的民众,可以从容脱离震区趋吉避凶。
不过,无论
地震预测是否
百分之
百的准确,但
地震的发生却是无可避免的。因此,更进一步地使一场将要发生的
地震消弭于无形,或者是使将要发生的一场大
地震减少威
力变成一场中度
地震或微小
地震,这也并非绝不可能。
经多年研究,科
学家们已建立一种称为「板块地壳结构」的新理论,那些地壳里下同结构的板块,经过了长时间的推挤,其压
力与
日俱增,到了某一时刻无法负荷时,便迸发了一场惊天动地的震动。
所以科
学家们便想,如何在地壳应
力渐增至可能发生
地震的地方,用某一种方法去消除其应
力,或者以
人为方式制造一些小
地震,引导地壳的应
力以发生小
地震的方式发散掉
建筑工程防震设计遵守什么原则?
一般的建筑工程防震设计,除考虑安全之外,还要合乎经济的原则。因为要设计一座绝对耐震的房屋或桥梁,并非绝不可能。但是如果所在的建筑费过份庞大,就经济
学的立场观之,那就则不来。比如说某座桥梁的造价只要二
百万,为了要使它能够承受
地震规模等于八.
五至九的最大级的
地震,它的工程费要涨到
五百万甚至一千万,那就不如等到桥毁后再重建一座。
从过去的
地震纪录数据去看,
地震规模等于八,
五至九者,全世界发生的次数大约为十年一次,至于规模大于九的
地震,自
地震观测以来,尚未发生过。
因此,一项合乎经济原则的防震设计,应该根据该地区以往发生
地震的最大强度,以及未来可能重现机率定出适度合理的耐震要求,以避免
人力物
力的过度浪费。
兴建特种重大之工程应怎样慎选地点?
在防震设计上,兴建特种重大工程设施,撇开交通、地价等因素不计外,如有选择余地,应避免兴建于
地震断层附近。因为绝大多数的浅层地霞,均因地壳断层急速错动而引起的。一般而言,距离
地震断层愈近的地方震
力越大,受震损失的机会也愈高。
如果迫不得已非建于断层附近的时候,应该慎重加强耐震设计,详细勘查可能发生
地震的活动断层位置,占计可能发生
地震的大小并进一步推求震源的
力学特性,作为防震设计的参考。
特种工程之耐震设计应特别考虑吗?
某些特种工程建设,像核能发电厂、
人型
水坝等,如果因承受不住震动而造成损坏,其后果之严童不难想象。核子反应炉里的放射性
物质,散播到附近的土壤及
水中,甚至随风飘扬于空气中,为害
人畜,污染环境,其后遗症将长期影响
人们的正常
生活。而大型
水坝的崩溃,可能将下游的市镇夷成一片废墟。
像这种特种工程建设,必须作特殊的耐震设计。对于工程建址地区可能发生的最强
地震强度,
地震时可能产生的地动加速度之大小与周期特性,然后厘订出最适合的耐震设计规范,以减少生命和财产的损失。
砖
石造或钢筋
水泥造的是否易于倒塌?
房屋振动的真正情形相当复
杂,但主要还是受牛顿的惯性定律所支配。
地震时房屋所受的侧向震
力,等于这对应加速度与房屋质量的乘积。也就是说,两种下同构造的房屋,受到了相同的加速度时,质量大者所受的接
力也大。
因此,从动
力学的观点上来看,一栋不合防震设计的砖
石造或钢筋
水泥造的房屋,反而会比一栋木造
竹造的房屋,更易于开裂或倒塌。
地震时房屋为何会倒塌?
地震时地表震动,房屋会跟着上下震动以及左右前后摆动,摆动幅度的大小视
地震的强度、震波的性质与房屋本身的振动周期而定。
如果震波中某一波段的周期,恰好和房屋的振动周期相吻合,便会因共振现象造成很大的振动幅度。从加速度的观点上来看,房屋的相对加速度,往往会比地面上的加速度大
四.
五倍之多。
一间设计不够坚牢的房屋,本身不能承受因
地震所产生的
力量时,轻者开裂,重者倒塌,屋毁
人亡,难免造成悲剧地质对
地震之影响甚大,亦影响建筑物之安全。同样结构之建筑物,对同一强度的
地震,建筑于松软土地上者远较建筑于坚硬岩
石上者所受之损坏为大。
何以特别调
地震发生时首先熄灭火种关闭电源?
历史上许多大地接均显示,火灾所造成的灾害远比震动所造成者为惨烈。如一九O六年
四月十八
日格林威治时间
十三时十二分美国旧
金山大
地震,其规模为八.三,强度虽大,但由震动所导致的
人员死亡大约仅三九O
人,而财物损失估计约
四亿美元 (当时之币值) 。此种财物之损失系由垚动开始时大火所致。
由于
水管被震裂,
水压不足,以致无法救火。如此,经过三天的燃烧才将火势控制,致使全巿大部地区被焚毁。
地震前之准备事为何?
地震为不可避免的天灾,为使
人员的伤亡及财物的损失减至最少,平时必需有充分的准备:
(1)准备干电池、收音机、手电筒、灭火器及急救药箱,并告知家
人储放的地方及使用方法。
(2)知道瓦斯、自来
水及电源安全阀如何开、关。
(3)绑牢家中高悬的物品,锁紧橱柜门闩。
(4)重物不要置于高架上,栓牢笨重家具。
(5)知道
地震时家中最安全的地方。
(6)教师 (尤其中、小,
学校) 应经常于课堂倡导防止常识,教导
学生避难事宜 :
学校应定期举行防震演习。
(7)教室的照明灯具、实验室的橱柜及
图书馆的书架应加以固定。
(8)办公室及公共场所应经常检验防火和消防设备。
(9)机关、团体应规划有关紧急计划,并预先分配、告知紧急情况时各
人的任务以及应采取的行动。
大
地震发生时应注意那些事项?
大
地震发生时应注意
(1)在室内者应立即熄灭火种,关闭电源以防火灾,然后奔逃至室外空旷地方,但应防外物倒塌 (如招牌、屋瓦、广告灯等) 而被击伤。
(2)如一时无法逃至室外,应送一坚固、高度较矮而重心稳定之家具下躲避,以免被室内落物击伤。
(3)不可躲在墙边、河、海堤或山崖附近。
(4)沿悔居民应疏迁至高地以防海啸。
(5)
水库下游地区居民,应防
水库崩塌所引起之山洪。
(6)
地震发生后,勿轻信谣言,并防余震。
(7)高楼之居民逃崩时,切忌争先恐后,否则易生跌倒而被踏毙,并使出口拥塞。
(8)灾害发生时,应发扬守望相助精神,互相救助,并速向警方请求救助。
地震的破坏
(一)地表隆起变形、断裂、掩覆
地震波,尤其是L或S波运动时,遇到障碍,地表运动受阻,即会隆起突出,向上拱起,尤其在桥梁两侧最明显,易产生驼峰形路面,如在山区公路,向谷地侧的公路
地震波通过时,地表向谷地(低地)方向即产生断裂、坍陷现象。地表沿断裂线破裂时,如隆起过高,甚至会前倾,掩覆下方的地物(即逆冲)。这次的921
地震,南起
竹山北至卓兰长达约80公里,沿断层线均产生上盘向上逆冲二至七公尺高的地表变形。尤以断层通过道路及
水稻田的变形最容易观察。
(二)河床变位
断层通过河道,使河床产生高低落差,甚至形成瀑布与急流。
(三)地层液化、喷沙、喷
水 在平常时之下,土壤、沙砾和
水分子维持平衡状态,
地震时由于土壤和
水分子的运动,地层中的土、沙、泥、
水重新搅拌,即刻成液化状态,地表若有裂缝,就会产生喷沙、喷
水现象。上方建筑物失去支持,基础松软,即会倒坍。
(
四)桥梁、
水埧断裂
桥梁在
地震波通过时会发生:
1、连接缝伸缩缝挤碎、桥面两侧道路隆起。
2、桥面弹起或滑移脱离桥墩后垮落桥墩外。
3、桥墩基础松动,而至倾斜或倾倒,桥面随之损坏。
4、若横移断层通过,桥梁会
水平横移而断裂。
(
五)山崩
地震波通过摇晃土
石,即使地层中的土
石丧失摩擦
力,重
力作用加上进一步的摇晃,大量松软土
石即会崩落,山崩的结果有:
1、埋没道路、房屋。
2、至山谷中阻塞
水流,成一临时埧,形成堰塞湖,但湖
水若累积过多,
水在将临时埧挤垮,即会突然溃决,形成大
水灾。
(六)房屋倒塌、变形
地震史话:引发
地震的原因
引起
地震的原因很多,据此可分为构造
地震、
火山地震和冲击
地震,
人类活动也可以导致发生
地震,称为诱发
地震,如
水库
地震。
一、构造
地震 构造
地震是由构造变动特别是断裂活动所产生的
地震。全球绝大多数
地震是构造
地震,约占
地震总数的90%。其中大多数又属于浅源
地震,影响范围广,对地面及建筑物的破坏非常强烈,常引起生命财产的重大损失。
我国的强震绝大部分是浅源构造
地震,其中80%以上均与断裂活动有关。如1970年1月5
日云南通海
地震(7.7级),是曲江断裂重新活动造成的。1973年2月
四川甘孜、炉霍
地震(7.9级),是鲜
水河断裂重新活动造成的,并在
地震后在地面形成一条走向NW310°、长100多km的地裂缝。
世界上许多著名的大
地震也都属于构造
地震。1906年美国旧
金山大
地震(8.3级)与圣安德列斯大断裂活动有关。1923年
日本关东大
地震(8.3级)与穿过相模湾的NW-SE向的断裂活动有关。1960年5月21
日至6月22
日在智利发生一系列强震(3次8级以上的
地震,10余次7级以上的
地震),都发生在南北长达1400km的秘鲁海沟断裂带上。
(一)构造
地震的成因和震源机制
这个问题是
地震预报理论中最核心的问题,也是目前仍在继续探讨和需要解决的问题。
在地壳及上地幔中,由于
物质不断运动,经常产生一种互相挤压和推动岩
石的巨大
力量,即地应
力。岩
石在地应
力作用下,积累了大量的应变能;当这种能一旦超过岩
石所能承受的极限数值时,就会使岩
石在一刹那间发生突然断裂,释放出大量能量,其中一部分以弹性波(
地震波)的形式传播出来,当
地震波传到地面时,地面就震动起来,这就是
地震。
从已发生的
地震来看,它的发生跟已经存在的活动构造(特别是活断层)有密切关系,许多强震的震中都分布在活动断裂带上。如果从全球范围来看,
地震带的分布与板块边界密切相关。这些边界实际上也是张性的、挤压性的或
水平错开的一些断裂构造。
断裂活动何以产生能量很大的
地震,其活动方式如何,目前存在若干有关的假说。
1.弹性回跳说 是出现最早、应用最广的关于
地震成因的假说,是根据1906年美国旧
金山大
地震时发现圣安德列斯断层产生
水平移动而提出的一种假说。假说认为
地震的发生,是由于地壳中岩
石发生了断裂错动,而岩
石本身具有弹性,在断裂发生时已经发生弹性变形的岩
石,在
力消失之后便向相反的方向整体回跳,恢复到未变形前的状态。这种弹跳可以产生惊
人的速度和
力量,把长期积蓄的能量于霎那间释放出来,造成
地震。总之,
地震波是由于断层面两侧岩
石发生整体的弹性回跳而产生的,来源于断层面。如图8-3,岩层受
力发生弹性变形(B),
力量超过岩
石弹性强度,发生断裂(C),接着断层两盘岩
石整体弹跳回去,恢复到原来的状态,于是
地震就发生了。这一假说能够较好地解释浅源
地震的成因,但对于中、深源
地震则不好解释。因为在地下相当深的地方,岩
石已具有塑性,不可能发生弹性回跳的现象。
2.蠕动说 蠕动又称潜移、潜动。地表土
石层在重
力作用下可以长期缓慢地向下移动,其移动体和基座之间没有明显的界面,并且形变量和移动量均属过渡关系,这种变形和移动称为蠕动。蠕动速率每年不过数毫米至数厘米。
人们发现建筑在活动断层上的建筑物和活动断层本身在没有
地震的情况下也有这种蠕动现象,即相对缓慢稳定的滑动。如在土
耳其安卡拉以北110km处有一条安纳托里亚活动断层带,位于此断层带上的建筑物墙壁被发现有错断现象,其蠕动量每年约为2cm。也有
人对中东一带发生
地震以后的断层进行观测,发现有些地段伴有无震蠕动,其蠕动量每年约为1cm。
在什么情况下容易产生蠕动,还未十分清楚。有些实验表明,在高压低温,岩
石孔隙度高(含
水),含有软弱性矿物如白云
石、方解
石、
蛇纹
石等岩
石的条件下,容易产生稳定蠕动。也有
人认为在更高的围压或更高的温度下容易产生蠕动。
有一种现象逐渐为事实所证明,即岩层中长期蠕动的地段或在活动断层中蠕动占长期活动的
百分比较高的地段,由于能量通过缓慢的蠕动而逐渐释放,反而很少发生强烈
地震。在我国阿尔
金山地区有规模很大的剪切断层,是正在活动的断层,通过卫星影像分析,发现有蠕动现象,现代
水系被切穿,位移明显,错距也很大,但是有史以来却少有
地震记录,推测此断层的活动方式是以无震蠕动为主。
根据蠕动与
地震大小关系的资料表明:蠕动占长期活动的50%以上的地段,最大
地震只能为5级,而蠕动占长期活动的10%以下的地段,可能发生8级以上的大
地震。
3.粘滑说 在地下较深的部位,断层两侧的岩
石若要滑动必须克服强大的摩擦
力,因此在通常情况下两盘岩
石好像互相粘在一起,谁也动弹不了。但当应
力积累到等于或大于摩擦
力时,两盘岩
石便发生突然滑动。通过突然滑动,能量释放出来,两盘又粘结不动,直到能量再积累到一定程度导致下一次突然滑动。实验证明,物体在高压下的破坏形式,是沿着断裂面粘结和滑动交替进行,断面发生断续的急跳滑动现象,经过多次应
力降落,把积累的应变能释放出来,这种说法就叫粘滑说。
影响断层活动方式的因素很多:一是温度,温度低于500℃,断层面两侧岩体易产生粘滑;温度高于500℃,则易产生蠕动和蠕变。二是岩
石成分,岩性脆硬(如
石英岩、
石英砂岩等),断层两侧岩
石往往以粘滑为主;岩性柔软,则以蠕动为主。三是岩
石的孔隙度和
水分含量,岩
石孔隙大,孔隙度高,含
水分多,当然容易蠕动;相反,岩
石孔隙小,孔隙度低,含
水分少,则多呈粘滑形式。此外,围压的大小也会影响断层的活动方式。如果断层两盘连续发生粘滑,便是
地震频繁的时期。
实际上,同一活动断层在不同的深度可以有不同的活动方式,同一断层在不同的时期也可以有不同的活动方式。例如,圣安德列斯断层,深度在4km以上为无震的稳定蠕动;4—12km则为伴随有
地震的粘滑运动;12km以下(由于高温)又以稳定的蠕动为主。因此,圣安德列斯断层带上的
地震震源深度均不超过20km。
4.相变说 有
人认为深源
地震是由于深部
物质的相变过程引起的。地下
物质在高温高压条件下,引起岩
石的矿物
晶体结构发生突然改变,导致岩
石体积骤然收缩或膨胀,形成一个爆发式振动源,于是发生
地震。此说未能从多方面给出具体论证,因而未能得到广泛流行。近年根据
地震纵波在地下深部传播情况分析,深源
地震所在部位也同样发生了断裂和错动,证明
地震发生与断裂活动有关。同时,板块构造
学说指出,当岩
石圈板块向地下俯冲时,中、深源
地震发生在向地幔消减的板块内部,而并非发生在地幔软流圈
物质中,因此相变说自然失去了存在的依据。
(二)构造
地震的特征
构造
地震的特点是活动频繁,延续时间长,波及范围广,破坏性强。
1.
地震序列 任何一次
地震的发生都经过长期的孕育过程即应
力积累过程,这一过程可以长达十几年、几十年甚至几
百年。
但在一定时间内(几天,几周,几年),在同一地质构造带上或同一震源体内,却可发生一系列大大小小具有成因联系的
地震,这样的一系列
地震叫做
地震序列。在一个
地震序列中,如果有一次
地震特别大,称为主震;在主震之前往往发生一系列微弱或较小的
地震,称为前震;在主震之后也常常发生一系列小于主震的
地震,称为余震。
构造
地震的重要特征之一,就是常呈这种有序列的发生。这种特征可能和构造
地震产生的过程有关。一般说来,当地应
力即将加强到超过岩
石所承受的强度时,岩层首先产生一系列较小的错动(或者沿着断层带粘滑开始交替过程),从而形成许多小震,即前震。接着地应
力继续增大,到了岩层承受不了的时候,就会引起岩层的整体滑动或新断裂滑动,形成大震,即主震。主震发生后,岩层之间的平衡状态还需要经过一段时间的活动和调整,把岩层中剩余能量释放出来,从而引起一些小的余震。在
地震现场,常可见到在破裂的地面上,又出现许多次一级裂隙,错
杂其间,表明运动没有完全停止,直到使许多尚未破坏的地点彻底破坏,所剩余的应变能全部得到释放。这种情况类似压紧弹簧过程,当作用
力消失后,所蓄位能即转化为动能反跳回来,恢复原来状态,但又难于一下复原,还需经过一段时间的慢慢颤动调整,才能恢复原来的平衡位置。这种现象称为弹簧效应。岩
石也是具有弹性的,所以也应有这种弹性效应。1920年宁夏(原甘肃)海原大
地震,余震三年未消。其强度与频度时高时低,但总的趋势是逐渐衰减直到平静下来。
2.
地震序列类型 虽说构造
地震常呈一定序列,但其能量释放规律、大小
地震的活动时间和比例等又常各不相同。根据1949年10月以来的我国所发生强震的分析研究,
地震序列可以归纳为3种类型:
(1)单发型
地震 又称孤立型
地震。这种
地震的前震和余震都很少而且微弱,并与主震震级相差悬殊,整个序列的
地震能量几乎全部通过主震释放出来。此类
地震较少,1966年秋安徽定远
地震、1967年3月山东临沂
地震,均未观测到前震和余震,震级很小,只有4—4.5级。
(2)主震型
地震 是一种最常见的类型,主震震级特别突出,释放出的能量约占全系列的90%以上;前震或有或无,但有很多余震。1975年2月4
日辽宁海城
地震(7.3级),发震前24小时内共发生了500多次前震,主震后又发生很多次余震。1976年7月28
日唐山大
地震(7.8级),则基本没有前震,但余震连续数年不断。
(3)震群型
地震 由许多次震级相似的
地震组成
地震序列,没有突出的主震。此类
地震的前震和余震多而且较大,常成群出现,活动时间持续较长,衰减速度较慢,活动范围较大。如1966年邢台
地震,从2月28
日至3月22
日,震级由3.6、4.6、5.3、6.8、6.8逐步
升到7.2,发生大震。有时这种类型的
地震是由两个主震型
地震组合或混淆在一起形成的。
有时
地震序列比较复
杂,仿
佛是由若干单发型、主震型、震群型组合而成。如1971年8—9月
四川省马边
地震。
地震序列类型可能与岩
石和构造的均匀程度及复
杂性有关。据实验,当介质均匀,且介质内应
力不集中时,主破裂前无小破裂,主破裂后也很少小破裂;当介质不均一且应
力有一定的局部集中或高度集中时,主破裂前后都会产生一定的或很多的小破裂。
研究
地震序列类型,可以有助于预测和预报
地震活动的趋势。如1967年河间
地震,当主震发生后,根据其前震少和震级小(2.3级),被判断为主震型
地震,主震后不会有较大的余震。事实表明推断正确。
二、
火山地震 指
火山活动引起的
地震。这种
地震可以是直接由
火山爆发引起
地震;也可能是因
火山活动引起构造变动,从而发生
地震;或者是因构造变动引起
火山喷发,从而导致
地震。因此,
火山地震与构造
地震常有密切关系。
火山地震为数不多,约占总数的7%。震源深度不大,一般不超过10km。有些
地震发生在
火山附近,震源深度为1—10km,其发生与
火山喷发活动没有直接的或明确的关系,但与地下
岩浆或气体状态变化所产生的地应
力分布的变化有关,这种
地震称为A型
火山地震。还有些
地震集中发生在活
火山口附近的狭小范围内,震源深度浅于1km,影响范围很小,称为B型
火山地震。有时地下
岩浆冲至接近地面,但未喷出地表,也可以产生
地震,称为潜
火山地震。
现代
火山带如意大利、
日本、菲律宾、印度尼西亚、堪察加半
岛等最容易发生
火山地震。
三、冲击
地震 这种
地震,因山崩、滑坡等原因引起,或因碳酸盐岩地区岩层受地下
水长期溶蚀形成许多地下溶洞,洞顶塌落引起。后者又称塌陷
地震。本类
地震为数很少,约占
地震总数的3%。震源很浅,影响范围小,震级也不大。1935年广西
百寿县曾发生塌陷
地震,崩塌面积约4万m2,地面崩落成深潭,声闻数十里,附近屋瓦震动。又如,1972年3月在山西大同西部煤矿采空区,大面积顶板塌落引起了
地震,其最大震级为3.4级,震中区建筑物有轻微破坏。
四、
水库
地震 有些地方原来没有或很少发生
地震,后来由于修了
水库,经常发生
地震,称为
水库
地震。说明这种
地震与
水的作用有关,当然也与一定的构造和地层条件有关,而
水的作用只是一种诱发因素。如广东河源新丰江
水库,自1959年蓄
水后,在库区周围
地震频度逐渐增加,于1962年3月19
日发生了一次6.4级
地震,震中烈度达到8度,是已知最大
水库
地震之一。截至1972年,该区共记录了近26万次
地震(图8-4)。又如,著名的埃及阿斯旺
水库,坝高110m,库容达165亿m3,1960年正式开工,1964年截流蓄
水,1968年正式投入运行。此地区在建库前历史上无
地震,从1980年起出现小震、微震,于1981年11月在坝址西南60km库区发生了5.6级
地震;于1982年同一地点又发生了5级和4.6级
地震。
此外,因深井注
水、地下抽
水等也可触发
地震。如美国科罗拉多州有一座落基山军工厂,为处理废
水凿了一口3614m的深井,用高压注
水于地下,于1962年发生频繁的
地震。以后停止注
水,
地震活动减弱;恢复注
水,
地震又有所增加。
上述
地震,特别是
水库
地震的成因引起
人们极大关注。一般认为,在一定的有利于发震的地质构造条件(如有活动断层、密集或交叉的断裂存在,或在
升降差异运动的过渡部位等)下,
水库蓄
水可诱发
地震。除去
人为因素诱发
地震外,某些自然因素如太阳
黑子活动期,阴历的朔、望期等,也容易诱发
地震。各种触发机理正有待于
人们深入研究。
营口
人发现
地震另有原因
1975年2月4
日晚,在中国营口市,许许多多
人目睹了天空的
蓝色闪光,随后, 7.3级的
地震纵波和横波便滚滚而至,造成了营口
人很大的经济损失。这种闪电一样的
地震光究竟意味着什么?科
学界的主流理论并没有给出合理的解释。
为了找到问题的答案,营口市一政法机关干部摒弃一切权威假说的影响,利用多年的业余时间,对
地震现象进行系统的综合研究,发现
地震的产生具备雷电的全部特征,他提出的“地下雷电说”更能合理地解释强震前的
地震光、地磁异常、地电异常、怪雨、怪
雪、怪风等一系列怪异现象,而这些怪异现象正是主流理论不能自圆其说的关键问题。
“地下雷电说”认为,按照物理
学的规律,地球内的熔岩和地壳之间,必然产生“温差电场”(温差发电原理在现实中已得到应用),电场的“
感应作用”会使地壳中产生复
杂的局部电场,如果相对电压积累到一定程度,或者有
水渗入电场间的地层,破坏了电场间
物质的电阻率,就会引发剧烈的放电现象,形成地下雷电。此观点的依据很多,1830年英国的福克斯(P.Fox)等
人就在地下黄铜矿上发现了自然电场。气象部门对“大气电场”及其“电势梯度”的发现,也证实了地下电场的存在。“
水库
地震”和“注
水地震”证明了地层中
物质电阻率的变化确实可以引发
地震。
“地下雷电说”可以为预测和防范
地震提供有效的方法,对
人类防震减灾具有十分重要的意义。
火山和
地震产生原因
地球表面有一层很厚很厚的地壳,平常
岩浆被地壳紧紧地包在里边。地球内部的温度特别高,
岩浆在那里边流来流去,总想找个地方窜到外面来。有些地方地壳运动比较强烈,地壳又比较薄弱,这些地方受到压
力的时候,
岩浆就从这里冲出来了。这样,就发生了
火山爆发。活
火山、死
火山这是指
火山活动的情况。有些
火山爆发了一次后一直不爆发,这些
火山就成了死活山。
世界
地震主要集中在以下两个带:
(1)环太平洋
地震带:包括南北美洲太平洋沿岸和阿留申群
岛、堪察加半
岛,经千
岛群
岛、
日本列
岛南下经我国台湾再到菲律宾转向东南,达新西兰。
(2)喜马拉雅地中海
地震带:从印度尼西亚西部经缅甸至我国横断山脉,喜马拉雅山脉,越过帕米尔高原,经中亚细亚到达地中海及其沿岸。
目前记录到最大的
地震还没有超过8.9级
地震,1960年5月22
日南美智利发生的8.9级
地震,1906年1月31
日南美厄瓜多尔-——哥伦比亚边界附近近海中和1933年3月2
日