大地震是怎么造成的？

【專家解說】：【基本資料 地震(earthquake)就是地球表層的快速振動，在古代又稱為地動。它就象刮風(fēng)、下雨、閃電、山崩、火山爆發(fā)一樣，是地球上經(jīng)常發(fā)生的一種自然現(xiàn)象。它發(fā)源于地下某一點，該點稱為震源(focus)。振動從震源傳出，在地球中傳播。地面上離震源最近的一點稱為震中，它是接受振動最早的部位。大地振動是地震最直觀、最普遍的表現(xiàn)。在海底或濱海地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)烈地震，能引起巨大的波浪，稱為海嘯。地震是極其頻繁的，全球每年發(fā)生地震約500萬次，對整個社會有著很大的影響。 【地震現(xiàn)象】 地震發(fā)生時，最基本的現(xiàn)象是地面的連續(xù)振動，主要是明顯的晃動。極震區(qū)的人在感到大的晃動之前，有時首先感到上下跳動。這是因為地震波從地內(nèi)向地面?zhèn)鱽?，縱波首先到達(dá)的緣故。橫波接著產(chǎn)生大振幅的水平方向的晃動，是造成地震災(zāi)害的主要原因。1960年智利大地震時，最大的晃動持續(xù)了3分鐘。地震造成的災(zāi)害首先是破壞房屋和構(gòu)筑物，造成人畜的傷亡，如1976年中國河北唐山地震中，70％～80％的建筑物倒塌，人員傷亡慘重。地震對自然界景觀也有很大影響。最主要的后果是地面出現(xiàn)斷層和地裂縫。大地震的地表斷層常綿延幾十至幾百千米，往往具有較明顯的垂直錯距和水平錯距，能反映出震源處的構(gòu)造變動特征（見濃尾大地震，舊金山大地震）。但并不是所有的地表斷裂都直接與震源的運動相聯(lián)系，它們也可能是由于地震波造成的次生影響。特別是地表沉積層較厚的地區(qū)，坡地邊緣、河岸和道路兩旁常出現(xiàn)地裂縫，這往往是由于地形因素，在一側(cè)沒有依托的條件下晃動使表土松垮和崩裂。地震的晃動使表土下沉，淺層的地下水受擠壓會沿地裂縫上升至地表，形成噴沙冒水現(xiàn)象。大地震能使局部地形改觀，或隆起，或沉降。使城鄉(xiāng)道路坼裂、鐵軌扭曲、橋梁折斷。在現(xiàn)代化城市中，由于地下管道破裂和電纜被切斷造成停水、停電和通訊受阻。煤氣、有毒氣體和放射性物質(zhì)泄漏可導(dǎo)致火災(zāi)和毒物、放射性污染等次生災(zāi)害。在山區(qū)，地震還能引起山崩和滑坡，常造成掩埋村鎮(zhèn)的慘劇。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖。1923年日本關(guān)東大地震時，神奈川縣發(fā)生泥石流，順山谷下滑，遠(yuǎn)達(dá)5千米。 【全球兩大地震帶】 環(huán)太平洋地震帶：分布在太平洋周圍，像一個巨大的花環(huán)，把大陸與海洋分隔開來。 地中?！柴R拉雅地震帶：從地中海向東，一支經(jīng)中亞至喜馬拉雅山，然后向南經(jīng)我國橫斷山脈，過緬甸，呈弧形轉(zhuǎn)向東，至印度尼西亞，另一支從中亞向東北延伸，至堪察加，分布比較零散。 我國地處全球兩大地震帶之間，是一個多地震國家，地震帶主要分布在：東南—臺灣和福建沿海一帶，華北—太行山沿線和京津唐渤地區(qū)，西南—青藏高原、云南和四川西部，西北—新疆和陜甘寧部分地區(qū)。 地震震級和烈度 地震研究部門在報道某地區(qū)發(fā)生的地震時，往往要冠以發(fā)生了XX級的地震，烈度達(dá)到X度等等。地震的震級和烈度并不是一回事。 震級是指地震的大?。皇且缘卣饍x測定的每次地震活動釋放的能量多少來確定的。 我國目前使用的震級標(biāo)準(zhǔn)，是國際上通用的里氏分級表，共分9個等級，在實際測量中，震級則是根據(jù)地震儀對地震波所作的記錄計算出來的。地震愈大，震級的數(shù)字也愈大，震級每差一級，通過地震被釋放的能量約差30倍。 烈度是指地震在地面造成的實際影響，表示地面運動的強(qiáng)度，也就是破壞程度。影響烈度的因素有震級、距震源的遠(yuǎn)近、地面狀況和地層構(gòu)造等。 一次地震只有一個震級，而在不同的地方會表現(xiàn)出不同的強(qiáng)度，也就是破壞程度。影響烈度的因素有震級、距震源的遠(yuǎn)近、地面狀況和地層構(gòu)造等。 一次地震只有一個震級，而在不同的地方會表現(xiàn)出不同的烈度。烈度一般分為12°，它是根據(jù)人們的感覺和地震時地表產(chǎn)生的變動，還有對建筑物的影響來確定的。 一般情況下僅就烈度和震源、震級間的關(guān)系來說，震級越大震源越淺、烈度也越大。 震級 震級是表征地震強(qiáng)弱的量度，通常用字母M表示，它與地震所釋放的能量有關(guān)。一個6級地震釋放的能量相當(dāng)于美國投擲在日本廣島的原子彈所具有的能量。震級每相差1.0級，能量相差大約30倍；每相差2.0級，能量相差約900倍。也就是說，一個6級地震相當(dāng)于30個5級地震，而1個7級地震則相當(dāng)于900個5級地震。目前世界上最大的地震的震級為8.9級。 按震級大小可把地震劃分為以下幾類： 弱震震級小于3級。如果震源不是很淺，這種地震人們一般不易覺察。 有感地震震級等于或大于3級、小于或等于4.5級。這種地震人們能夠感覺到，但一般不會造成破壞。 中強(qiáng)震震級大于4.5級、小于6級。屬于可造成破壞的地震，但破壞輕重還與震源深度、震中距等多種因素有關(guān)。 強(qiáng)震震級等于或大于6級。其中震級大于等于8級的又稱為巨大地震。 以上發(fā)震時刻、震級、震中統(tǒng)稱為“地震三要素”。 地震烈度 同樣大小的地震，造成的破壞不一定相同；同一次地震，在不同的地方造成的破壞也不一樣。為了衡量地震的破壞程度，科學(xué)家又“制作”了另一把“尺子”一地震烈度。地震烈度與震級、震源深度、震中距，以及震區(qū)的土質(zhì)條件等有關(guān)。 一般來講，一次地震發(fā)生后，震中區(qū)的破壞最重，烈度最高；這個烈度稱為震中烈度。從震中向四周擴(kuò)展，地震烈度逐漸減小。 所以，一次地震只有一個震級，但它所造成的破壞，在不同的地區(qū)是不同的。也就是說，一次地震，可以劃分出好幾個烈度不同的地區(qū)。這與一顆炸彈爆后，近處與遠(yuǎn)處破壞程度不同道理一樣。炸彈的炸藥量，好比是震級；炸彈對不同地點的破壞程度，好是烈度。 我國把烈度劃分為十二度，不同烈度的地震，其影響和破壞大體如下： 小于三度人無感覺，只有儀器才能記錄到； 三度在夜深人靜時人有感覺； 四～五度睡覺的人會驚醒，吊燈搖晃； 六度器皿傾倒，房屋輕微損壞； 七～八度房屋受到破壞，地面出現(xiàn)裂縫； 九～十度房屋倒塌，地面破壞嚴(yán)重； 十一～十二度毀滅性的破壞； 例如，1976年唐山地震，震級為7.8級，震中烈度為十一度；受唐山地震的影響，天津市地震烈度為八度，北京市烈度為六度，再遠(yuǎn)到石家莊、太原等就只有四至五度了。 地震縱波和橫波 我們最熟悉的波動是觀察到水波。當(dāng)向池塘里扔一塊石頭時水面被擾亂，以石頭入水處為中心有波紋向外擴(kuò)展。這個波列是水波附近的水的顆粒運動造成的。然而水并沒有朝著水波傳播的方向流；如果水面浮著一個軟木塞，它將上下跳動，但并不會從原來位置移走。這個擾動由水粒的簡單前后運動連續(xù)地傳下去，從一個顆粒把運動傳給更前面的顆粒。這樣，水波攜帶石擊打破的水面的能量向池邊運移并在岸邊激起浪花。地震運動與此相當(dāng)類似。我們感受到的搖動就是由地震波的能量產(chǎn)生的彈性巖石的震動。 假設(shè)一彈性體，如巖石，受到打擊，會產(chǎn)生兩類彈性波從源向外傳播。第一類波的物理特性恰如聲波。聲波，乃至超聲波，都是在空氣里由交替的擠壓(推)和擴(kuò)張(拉)而傳遞。因為液體、氣體和固體巖石一樣能夠被壓縮，同樣類型的波能在水體如海洋和湖泊及固體地球中穿過。在地震時，這種類型的波從斷裂處以同等速度向所有方向外傳，交替地擠壓和拉張它們穿過的巖石，其顆粒在這些波傳播的方向上向前和向后運動，換句話說，這些顆粒的運動是垂直于波前的。向前和向后的位移量稱為振幅。在地震學(xué)中，這種類型的波叫P波，即縱波，它是首先到達(dá)的波。 彈性巖石與空氣有所不同，空氣可受壓縮但不能剪切，而彈性物質(zhì)通過使物體剪切和扭動，可以允許第二類波傳播。地震產(chǎn)生這種第二個到達(dá)的波叫S波。在S波通過時，巖石的表現(xiàn)與在P波傳播過程中的表現(xiàn)相當(dāng)不同。因為S波涉及剪切而不是擠壓，使巖石顆粒的運動橫過運移方向。這些巖石運動可在一垂直向或水平面里，它們與光波的橫向運動相似。P和S波同時存在使地震波列成為具有獨特的性質(zhì)組合，使之不同于光波或聲波的物理表現(xiàn)。因為液體或氣體內(nèi)不可能發(fā)生剪切運動，S波不能在它們中傳播。P和S波這種截然不同的性質(zhì)可被用來探測地球深部流體帶的存在。 S波具有偏振現(xiàn)象，只有那些在某個特定平面里橫向振動(上下、水平等)的那些光波能穿過偏光透鏡。穿過的光波稱之為平面偏振光。太陽光穿過大氣是沒有偏振的，即沒有光波振動的優(yōu)選的橫方向。然而晶體的折射或通過特殊制造的塑料如偏光眼睛，可使非偏振光成為平面偏振光。 當(dāng)S波穿過地球時，它們遇到構(gòu)造不連續(xù)界面時會發(fā)生折射或反射，并使其振動方向發(fā)生偏振。當(dāng)發(fā)生偏振的S波的巖石顆粒僅在水平面中運動時，稱為SH波。當(dāng)巖石顆粒在含波傳播方向的水質(zhì)平面里運動時，這種S波稱為SV波。 大多數(shù)巖石，如果不強(qiáng)迫它以太大的振幅振動，具有線性彈性，即由于作用力而產(chǎn)生的變形隨作用力線性變化。這種線性彈性表現(xiàn)稱為服從虎克定律，是以與牛頓同時代的英國數(shù)學(xué)家羅伯特.虎克(1635~1703年)而命名的。相似的，地震時巖石將對增大的力按比例地增加變形。在大多數(shù)情況下，變形將保持在線彈性范圍，在搖動結(jié)束時巖石將回到原來位置。然而在地震事件中有時發(fā)生重要的例外表現(xiàn)，例如當(dāng)強(qiáng)搖動發(fā)生于軟土壤時，會殘留永久的變形，波動變形后并不總能使土壤回到原位，在這種情況下，地震烈度較難預(yù)測。 彈性的運動提供了極好的啟示，說明當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^巖石時能量是如何變化的。與彈簧壓縮或伸張有關(guān)的能量為彈性勢，與彈簧部件運動有關(guān)的能量是動能。任何時間的總能量都是彈性能量和運動能量二者之和。對于理想的彈性介質(zhì)來說，總能量是一個常數(shù)。在最大波幅的位置，能量全部為彈性勢能；當(dāng)彈簧振蕩到中間平衡位置時，能量全部為動能。我們曾假定沒有摩擦或耗散力存在，所以一旦往復(fù)彈性振動開始，它將以同樣幅度持續(xù)下去。這當(dāng)然是一個理想的情況。在地震時，運動的巖石間的摩擦逐漸生熱而耗散一些波動的能量，除非有新的能源加進(jìn)來，像振動的彈簧一樣，地球的震動將逐漸停息。對地震波能量耗散的測量提供了地球內(nèi)部非彈性特性的重要信息，然而除摩擦耗散之外，地震震動隨傳播距離增加而逐漸減弱現(xiàn)象的形成還有其他因素。 由于聲波傳播時其波前面為一擴(kuò)張的球面，攜帶的聲音隨著距離增加而減弱。與池塘外擴(kuò)的水波相似，我們觀察到水波的高度或振幅，向外也逐漸減小。波幅減小是因為初始能量傳播越來越廣而產(chǎn)生衰減，這叫幾何擴(kuò)散。這種類型的擴(kuò)散也使通過地球巖石的地震波減弱。除非有特殊情況，否則地震波從震源向外傳播得越遠(yuǎn)，它們的能量就衰減得越多。 地震的產(chǎn)生和類型 地震分為天然地震和人工地震兩大類。天然地震主要是構(gòu)造地震，它是由于地下深處巖石破裂、錯動把長期積累起來的能量急劇釋放出來，以地震波的形式向四面八方傳播出去，到地面引起的房搖地動。構(gòu)造地震約占地震總數(shù)的90%以上。其次是由火山噴發(fā)引起的地震，稱為火山地震，約占地震總數(shù)的7%。此外，某些特殊情況下了也會產(chǎn)生地震，如巖洞崩塌(陷落地震)、大隕石沖擊地面(隕石沖擊地震)等。 人工地震是由人為活動引起的地震。如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進(jìn)行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發(fā)地震。 地震波發(fā)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。通常將震源深度小于70公里的叫淺源地震，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。破壞性地震一般是淺源地震。如1976年的唐山地震的震源深度為12公里。 地震是地球內(nèi)部介質(zhì)局部發(fā)生急劇的破裂，產(chǎn)生地震波，從而在一定范圍內(nèi)引起地面振動的現(xiàn)象。地震開始發(fā)生的地點稱為震源，震源正上方的地面稱為震中。破壞性地震的地面振動最烈處稱為極震區(qū)，極震區(qū)往往也就是震中所在的地區(qū)。 引起地球表層振動的原因很多，根據(jù)地震的成因，可以把地震分為以下幾種： 1．構(gòu)造地震 由于地下深處巖層錯動、破裂所造成的地震稱為構(gòu)造地震。這類地震發(fā)生的次數(shù)最多，破壞力也最大，約占全世界地震的90%以上。 2．火山地震 由于火山作用，如巖漿活動、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震。只有在火山活動區(qū)才可能發(fā)生火山地震，這類地震只占全世界地震的7%左右。 3．塌陷地震 由于地下巖洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規(guī)模比較小，次數(shù)也很少，即使有，也往往發(fā)生在溶洞密布的石灰?guī)r地區(qū)或大規(guī)模地下開采的礦區(qū)。 4．誘發(fā)地震 由于水庫蓄水、油田注水等活動而引發(fā)的地震稱為誘發(fā)地震。這類地震僅僅在某些特定的水庫庫區(qū)或油田地區(qū)發(fā)生。 5．人工地震 地下核爆炸、炸藥爆破等人為引起的地面振動稱為人工地震。人工地震是由人為活動引起的地震。如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進(jìn)行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發(fā)地震。 地震波發(fā)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。通常將震源深度小于70公里的叫淺源地震，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。破壞性地震一般是淺源地震。如1976年的唐山地震的震源深度為12公里