地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂,产生的震波,从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动。它就像海啸、龙卷风、冰冻灾害一样,是地球上经常发生的一种自然灾害。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。
地球,可分为三层。中心层是地核;中间是地幔;外层是地壳。地震一般发生在地壳之中。地壳内部在不停地变化,由此而产生力的作用(即内力作用),使地壳岩层变形、断裂、错动,于是便发生地震。超级地震指的是震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍,所以超级地震影响十分广泛,也是十分具有破坏力。
地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂,产生的震波,从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动。它就像海啸、龙卷风、冰冻灾害一样,是地球上经常发生的一种自然灾害。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震,能引起巨大的波浪,称为海啸。地震是极其频繁的,全球每年发生地震约550万次。
地震常常造成严重的人员伤亡及破坏房屋等工程设施,能引起火灾,水灾,有毒气体泄漏,细菌及放射性物质扩散,还可能造成海啸,滑坡,崩塌,地裂缝等次生灾害。
地震波发源的地方,叫作震源。震源在地面上的垂直投影,地面上离震源最近的一点称为震中。它是接受振动最早的部位。震中到震源的深度叫作震源深度。通常将震源深度小于60公里的叫浅源地震,深度在60-300公里的叫中源地震,深度大于300公里的叫深源地震。对于同样大小的地震,由于震源深度不一样,对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅,破坏越大,但波及范围也越小,反之亦然。
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。
破坏性地震的地面振动最烈处称为极震区,极震区往往也就是震中所在的地区。
观测点距震中的距离叫震中距。震中距小于100公里的地震称为地方震,在100-1000公里之间的地震称为近震,大于1000公里的地震称为远震,其中,震中距越长的地方受到的影响和破坏越小。
地震所引起的地面振动是一种复杂的运动,它是由纵波和横波共同作用的结果。在震中区,纵波使地面上下颠动。横波使地面水平晃动。由于纵波传播速度较快,衰减也较快,横波传播速度较慢,衰减也较慢,因此离震中较远的地方,往往感觉不到上下跳动,但能感到水平晃动。
当某地发生一个较大的地震时,在一段时间内,往往会发生一系列的地震,其中最大的一个地震叫做主震,主震之前发生的地震叫前震,主震之后发生的地震叫余震。
地震具有一定的时空分布规律。
从时间上看,地震有活跃期和平静期交替出现的周期性现象。
从空间上看,地震的分布呈一定的带状,称地震带。就大陆地震而言,主要集中在环太平洋地震带和地中海—喜马拉雅地震带两大地震带。太平洋地震带几乎集中了全世界80%以上的浅源地震(0千米~60千米),全部的中源(60千米~300千米)和深源地震(>300千米),所释放的地震能量约占全部能量的80%。
目前衡量地震规模的标准主要有震级和烈度两种。
地震震级
地震的级别是根据地震时释放的能量的大小而定的。是鞭炮级的,还是手榴弹级的,还是炮弹级的,还是原子弹级的,还是氢弹级的,所释放的能量通过测定可以计算出来。一次地震释放的能量越多,地震级别就越大。目前人类有记录的震级最大的地震是1960年5月22日智利发生的9.5级地震,所释放的能量相当于一颗1800万吨炸药量的氢弹,或者相当于一个100万千瓦的发电厂40年的发电量。这次汶川地震所释放的能量大约相当于90万吨炸药量的氢弹,或100万千瓦的发电厂2年的发电量(仅供参考)。
目前国际上一般采用美国地震学家查尔斯·弗朗西斯·芮希特和宾诺·古腾堡于1935年共同提出的震级划分法,即现在通常所说的里氏地震规模。里氏规模是地震波最大振幅以10为底的对数,并选择距震中100千米的距离为标准。里氏规模每增强一级,释放的能量约增加32倍,相隔二级的震级其能量相差1000(~32x32)倍。
小于里氏规模2.5的地震,人们一般不易感觉到,称为小震或者是微震;里氏规模2.5-5.0的地震,震中附近的人会有不同程度的感觉,称为有感地震,全世界每年大约发生十几万次;大于里氏规模5.0的地震,会造成建筑物不同程度的损坏,称为破坏性地震。里氏规模4.5以上的地震可以在全球范围内监测到。有记录以来,历史上最大的地震是发生在1960年5月22日19时11分南美洲的智利,根据美国地质调查所,里氏规模竟达9.5。
地震烈度
同样大小的地震,造成的破坏不一定是相同的;同一次地震,在不同的地方造成的破坏也不一样。为了衡量地震的破坏程度,科学家又“制作”了另一把“尺子”一一地震烈度。在中国地震烈度表上,对人的感觉、一般房屋震害程度和其他现象作了描述,可以作为确定烈度的基本依据。影响烈度的因素有震级、震源深度、距震源的远近、地面状况和地层构造等。
一般情况下仅就烈度和震源、震级间的关系来说,震级越大震源越浅、烈度也越大。一般来讲,一次地震发生后,震中区的破坏最重,烈度最高;这个烈度称为震中烈度。从震中向四周扩展,地震烈度逐渐减小。所以,一次地震只有一个震级,但它所造成的破坏,在不同的地区是不同的。也就是说,一次地震,可以划分出好几个烈度不同的地区。这与一颗炸弹爆后,近处与远处破坏程度不同道理一样。炸弹的炸药量,好比是震级;炸弹对不同地点的破坏程度,好比是烈度。
例如,1990年2月10日,常熟-太仓发生了5.1级地震,有人说在苏州是4级,在无锡是3级,这是错的。无论在何处,只能说常熟-太仓发生了5.1级地震,但这次地震,在太仓的沙溪镇地震烈度是6度,在苏州地震烈度是4度,在无锡地震烈度是3度。还有就是2008年5月12日的四川汶川发生了8级大地震,造成了很大的损失。
在世界各国使用的有几种不同的烈度表。西方国家比较通行的是改进的麦加利烈度表,简称M.M.烈度表,从1度到12度共分12个烈度等级。日本将无感定为0度,有感则分为I至Ⅶ度,共8个等级。前苏联和中国均按12个烈度等级划分烈度表。
下表为中国1980年重新编订的地震烈度表。
1级:无感-仅仪器能记录到;
2级:微有感-个特别敏感的人在完全静止中有感;
3级:少有感-室内少数人在静止中有感,悬挂物轻微摆动;
4级:多有感-室内大多数人,室外少数人有感,悬挂物摆动,不稳器皿作响;
5级:惊醒-室外大多数人有感,家畜不宁,门窗作响,墙壁表面出现裂纹;
6级:惊慌-人站立不稳,家畜外逃,器皿翻落,简陋棚舍损坏,陡坎滑坡;
7级:房屋损坏-房屋轻微损坏,牌坊,烟囱损坏,地表出现裂缝及喷沙冒水;
8级:建筑物破坏-房屋多有损坏,少数破坏路基塌方,地下管道破裂;
9级:建筑物普遍破坏-房屋大多数破坏,少数倾倒,牌坊、烟囱等崩塌,铁轨弯曲;
10级:建筑物普遍摧毁-房屋倾倒,道路毁坏,山石大量崩塌,水面大浪扑岸;
11级:毁灭-房屋大量倒塌,路基堤岸大段崩毁,地表产生很大变化;
12级:山川易景-一切建筑物普遍毁坏,地形剧烈变化动植物遭毁灭;
例如,1976年唐山地震,震级为7.8级,震中烈度为十一度;受唐山地震的影响,天津市地震烈度为八度,北京市烈度为六度,再远到石家庄、太原等就只有四至五度了。
地震发生时,最基本的现象是地面的连续振动,主要特征是明显的晃动。
极震区的人在感到大的晃动之前,有时首先感到上下跳动。这是因为地震波从地内向地面传来,纵波首先到达的缘故。横波接着产生大振幅的水平方向的晃动,是造成地震灾害的主要原因。1960年智利大地震时,最大的晃动持续了3分钟。地震造成的灾害首先是破坏房屋和建筑物,如1976年中国河北唐山地震中,70%~80%的建筑物倒塌,人员伤亡惨重。
地震对自然界景观也有很大影响。最主要的后果是地面出现断层和地震裂缝。大地震的地表断层常绵延几十至几百千米,往往具有较明显的垂直错距和水平错距,能反映出震源处的构造变动特征(见浓尾大地震,旧金山大地震)。但并不是所有的地表断裂都直接与震源的运动相联系,它们也可能是由于地震波造成的次生影响。特别是地表沉积层较厚的地区,坡地边缘、河岸和道路两旁常出现地裂缝,这往往是由于地形因素,在一侧没有依托的条件下晃动使表土松垮和崩裂。地震的晃动使表土下沉,浅层的地下水受挤压会沿地裂缝上升至地表,形成喷沙冒水现象。大地震能使局部地形改观,或隆起,或沉降。使城乡道路坼裂、铁轨扭曲、桥梁折断。在现代化城市中,由于地下管道破裂和电缆被切断造成停水、停电和通讯受阻。煤气、有毒气体和放射性物质泄漏可导致火灾和毒物、放射性污染等次生灾害。在山区,地震还能引起山崩和滑坡,常造成掩埋村镇的惨剧。崩塌的山石堵塞江河,在上游形成地震湖。1923年日本关东大地震时,神奈川县发生泥石流,顺山谷下滑,远达5千米。
地震分为天然地震和人工地震两大类。此外,某些特殊情况下也会产生地震,如大陨石冲击地面(陨石冲击地震)等。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。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。