地震基礎(chǔ)知識

第11頁地震基礎(chǔ)知識(一)什么是地震地震一般指地殼的天然震動，同臺風、暴雨、洪水、雷電等一樣，是一種自然現(xiàn)象。全球每年發(fā)生地震約500萬次，其中能感覺到的有5萬多次，能造成破壞性的5級以上的地震約1000次，而7級以上有可能造成巨大災害的地震約十幾次。(二)有關(guān)地震的幾個概念1、波和橫波地震波分為縱波和橫波?？v波每秒鐘傳播速度5~6千米，能引起地面上下跳動；橫波傳播速度較慢，每秒3~4千米，能引起地面水平晃動。由于縱波衰減快，離震中較遠的地方，只感到水平晃動。在一般情況下，地震時地面總是先上下跳動，后水平晃動，兩者之間有一個時間間隔，可根據(jù)間隔的長短判斷震中的遠近，用每秒8千米乘以間隔時間可以估算出震中距離。2、震源和震中地下發(fā)生地震的地方，叫"震源"。震源正對著的地面，叫"震中"。震中附近震動最大，一般也是破壞性最嚴重的地區(qū)，也叫"極震區(qū)"。從震中到震源的垂向距離，叫"震源深度"。在地面上，受地震影響的任何一點，到震中的距離，叫"震中距"，到震源的距離，叫"震源距"。在地圖上，把地面破壞程度相似的各點連接起來的曲線，叫"等震線"。通常根據(jù)震源的深淺，把地震分為淺源地震(震源深度小于70千米)、中源地震(震源深度70-300千米)和深源地震(震源深度大于300千米)。全世界95%以上的地震都是淺源地震，震源深度集中在5-20千米上下。3、震級和烈度地震的大小通常用震級表示，它是根據(jù)地震儀記錄的地面地動位移，按一定的物理--數(shù)學公式計算出來的。也就是說震級是地震強度大小的度量，它及地震所釋放的能量有關(guān)。一個6級地震釋放的地震波能量相當于第二次世界大戰(zhàn)美國在日本廣島投下的原子彈的能量。震級每差1.0級，能量相差(1.5)10倍，即大約32倍；相差2.0級，能量相差約1000倍。小于2.5級的地震，人們一般不易感覺到，稱為小震或微震；2.5-5.0級的地震，震中附近的人會有不同程度的感覺，稱有感地震；大于5.0級的地震，會造成建筑物不同程度的損壞，稱破壞性地震。地震發(fā)生后，地震波傳播到地面，會給地面各種物體造成不同的破壞現(xiàn)象。通常把地震對地面所造成的破壞或影響的程度叫烈度，它由物體的反應、房屋建筑物的破壞和地形地貌改觀等宏觀現(xiàn)象來判定。許多國家采用地面運動加速度值來表示地震烈度，一般在設定的不同地點安裝加速度儀，直接記錄當?shù)氐牡孛孢\動參數(shù)。地震烈度的大小，受地震大小、震源深淺、離震中遠近、當?shù)毓こ痰卣鸬刭|(zhì)條件等因素的影響。因此，一次地震，震級只有一個，但烈度卻是根據(jù)各地遭受破壞的程度和人為感覺的不同而不同。我國目前使用的地震烈度共分為12度，5度以上才會造成破壞。1976年唐山7.6級大地震，極震區(qū)烈度達11-12度，北京、天津的烈度則為6-7度。(三)地震的種類地震一般可分為人工地震和天然地震兩大類。由人類活動(如開山、開礦、爆破等)引起的叫人工地震，除此之外便統(tǒng)稱為天然地震。天然地震按成因主要分為以下幾種類型：1、構(gòu)造地震因為地殼運動引起地殼構(gòu)造的突然變化，地殼巖層錯動破裂而發(fā)生的地殼震動，也就是人們平常所說的地震。由于地球不停地運動變化，從而內(nèi)部產(chǎn)生巨大的力，這種作用在地殼單位面積上的力，叫地應力。在地應力長期緩慢的作用下，造成地殼的巖層發(fā)生彎曲變形，當?shù)貞Τ^巖石本身能承受的強度時便會使巖層斷裂錯動，其巨大的能量突然釋放，其中以波的形式傳到地面，這就是地震。世界上的90%以上的地震，都屬于構(gòu)造地震。強烈的構(gòu)造地震破壞力很大，是人類預防地震災害的主要對象。2、火山地震由于火山活動時巖漿噴發(fā)沖擊或熱力作用而引起的地震叫火山地震。這種地震一般較小，造成的破壞也極少，并且只占地震總數(shù)的7%左右。目前世界上大約有500座活火山，每年平均約有50起火山噴發(fā)。我國的火山主要分布在東北黑龍江、吉林省和西南的云南等省。近代活動噴發(fā)的有黑龍江省的五大蓮池、吉林省的長白山、云南省的騰沖及海南島等地的火山?；鹕胶偷卣鸲际堑貧み\動的產(chǎn)物，往往互有關(guān)連。火山爆發(fā)有時會激發(fā)地震的發(fā)生，地震若發(fā)生在火山地區(qū)，也常會引起火山爆發(fā)。1960年5月22日智利發(fā)生8.5級大地震，48小時后就使沉睡了55年之久的普惠山火山復活噴發(fā)，火山云直沖6000米高空，蔚為壯觀。1988年我國在黑龍江省五大蓮池市建立了第一個地震火山監(jiān)測站，開展火山及地震的觀測研究。3、陷落地震由于地下水溶解了可溶性巖石，使巖石中出現(xiàn)空洞并逐漸擴大，或由于地下開采礦石形成了巨大的空洞，造成巖石頂部和土層崩塌陷落，引起地震，叫陷落地裂。這類地震約占地震總數(shù)的3%左右，震級都很小。礦區(qū)陷落地震最大可達5級左右，我國曾發(fā)生過4級的陷落地震。雖然陷落地震的震源淺，但對礦井上部和下部仍會造成較嚴重的破壞，并威脅到礦工的生命安全，應引起人們注意。4、誘發(fā)地震在特定的地區(qū)因某種地殼外界因素誘發(fā)而引起的地震，叫誘發(fā)地震。如地下核爆炸、隕石墜落、油井灌水等也可誘發(fā)地震，其中最常見的是水庫地震。福建省水口電站自1993年3月底水庫開始蓄水，當年5月起的2年內(nèi)，共誘發(fā)0.3級以上地震近千次，其中最大的3.9級，由于震源淺，2級以上地震，當?shù)鼐蜁械交蝿?。廣東河源新豐江水庫1959年建庫，1962年發(fā)生了最大震級為6.1級的地震。究其原因，主要是：水庫蓄水后改變了地面的應力狀態(tài)，且?guī)焖疂B透到已有的斷層里，起到潤滑和腐蝕作用，促使斷層產(chǎn)生新的滑動。但是，并不是所有的水庫蓄水后都會發(fā)生水庫地震，只有當庫區(qū)存在活動斷裂、巖性剛硬等條件，才有誘發(fā)的可能性。(四)地震造成災害的原因地震發(fā)生時產(chǎn)生的地震波引起對地面建筑物的破壞，導致人員傷亡，造成了地震災害。地震對建筑物的破壞，主要是由地震力通過地震波起作用的，即縱波地震力使建筑物上下顛簸，引起建筑物的縱向結(jié)構(gòu)松動，隨后橫波地震力再使建筑物發(fā)生水平晃動，引起橫向結(jié)構(gòu)損壞。當先顛后晃的地震力超過建筑物的承受力時，在幾秒鐘內(nèi)就能使建筑物遭受破壞。另外，地震力引起的斷層錯動開裂、地基不均勻沉降以及沙土液化等地基失效問題，也間接造成建筑物的傾倒和損壞。二、地震的周期性和災害特點及空間分布特征(一)地震的時間分布特征歷史地震和現(xiàn)今地震大量資料的統(tǒng)計表明，地震活動在時間上具有一定的周期性，即在一個時間段內(nèi)發(fā)生地震的頻次高、強度大，稱之為地震活躍期；而在另一個時間段內(nèi)發(fā)生的地震相對頻次低、強度小，稱之為地震平靜期。根據(jù)地震發(fā)生的特征，又可在活躍期中劃出若干"活躍幕"。本世紀以來，我國已經(jīng)歷了4次地震活動期，第四個活動期大體是1966-1976年。在這10年間，我國大陸共發(fā)生14次7級以上的大地震，造成27萬人死亡和數(shù)百億元的經(jīng)濟損失。根據(jù)多數(shù)專家的研究判定，九十年代到下世紀初可能是我國大陸地區(qū)地震活動的第五個高潮期，其間可能發(fā)生多次7級，個別甚至更大的地震，強震的主體活動地區(qū)將在我國西部，東部地區(qū)中強地震活動也將相對活躍。(二)地震災害的特點1、突發(fā)性地震一般是在平靜的情況下突然發(fā)生的自然現(xiàn)象。強烈的地震可以在幾秒或幾十秒的短暫時間內(nèi)造成巨大的破壞，嚴重的頃刻之間可使一座城市變成廢墟。尤其發(fā)生在夜間的地震，后果更為嚴重。如唐山大地震發(fā)生在凌晨3點42分，當時人們正在酣睡，事先毫無警覺，結(jié)果傷亡慘重，造成經(jīng)濟損失上百億元以上。2、成縱性在一個區(qū)域，或者一次強烈地震發(fā)生后，為調(diào)整區(qū)域應力場，或巖石破裂的延續(xù)活動，往往在某一時間內(nèi)地震活動呈成縱性出現(xiàn)，連續(xù)造成災害。3、續(xù)發(fā)性強烈的地震不僅可以直接造成建筑物、工程設施的破壞和人員的傷亡，而且往往引發(fā)一系列次生災害和衍生災害，造成更大的破壞。如由地震災害誘發(fā)的火災、水災、毒氣和化學藥品的泄漏污染，以及細菌污染、放射性污染等，還有滑坡、泥石流、海嘯等次生災害等等。以及上述災害所造成的社會各種損失。1923年9月1日的日本關(guān)東大地震引起火災，造成136處起火，燒毀45幢房屋，有5.6萬人被燒死，其中大部分人因窒息死亡。(三)地震的空間分布特征地震的地理分布受地質(zhì)構(gòu)造影響，因而它有一定的規(guī)律，最明顯的是成帶性。全球的地震主要分布在：一是環(huán)太平洋地震帶，這是世界上地震最活躍的地帶，全球80%的地震和釋放的地震能量75%，就集中在這條帶上。二是歐亞地震帶，全球15%左右的地震發(fā)生在這條帶上。我國地處歐亞板塊的東南部，受環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶的影響，是個多地震的國家，據(jù)統(tǒng)計，我國大陸7級以上的地震占全球大陸7級以上地震的1／3，因地震死亡人數(shù)占全球的1/2；全國有41%的國土、一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上地區(qū)，6度及6度以上地區(qū)占國土的面積的79%。(四)地震的成因假說全球地震為什么集中在上述兩大地震帶上呢？它的成因機制是什么？這是地震學科中的一個重大理論問題。目前有幾種假說：有大陸漂移學說、海底擴張學說等。現(xiàn)在比較流行的為大家所接受的是板塊構(gòu)造學說。1965年加拿大著名地球物理學家威爾遜首先提出"板塊"概念，1968年法國人把全球巖石圈劃分成六大板塊，即歐亞、太平洋、美洲、印度洋、非洲和南極洲板塊，板塊及板塊的交界處，是地殼比較活動的地帶，也是火山、地震較為集中的地帶。板塊學說是大陸漂移、海底擴張等學說的綜合及延伸，它雖不能解決地球運動的所有問題，卻為地震成因的理論研究提出了一個方向，并打開了新的思路。三、地震的前兆和監(jiān)測地震發(fā)生前是有預兆的，尤其是大地震發(fā)生之前，人們不僅可以借助于儀器的觀測，發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部和表面的物理、化學等微觀的異常變化，而且還能直接觀察到自然界的大量宏觀異?，F(xiàn)象，分析鑒別這些異?，F(xiàn)象，從中提取發(fā)生地震的準確前兆信號，這是地震預報工作的基礎(chǔ)，目前，我國開展前兆監(jiān)測的主要方法有地震學、地形變、地磁、地電、重力、地溫、地應力、地下水、衛(wèi)星照片分析以及動物異?；顒踊I現(xiàn)象的收集及綜合分析。(一)地震的微觀前兆及監(jiān)測1．地震學觀測用地震儀測定地面震動大小、發(fā)震時刻和地點等的一種觀測方法。通過研究地震活動的規(guī)律來進行預報可能發(fā)生的破壞性地震的方法，通常稱"以震報震"。1966年在我國河北邢臺地區(qū)發(fā)生的7.2級地震中，人們曾總結(jié)出"小震鬧、大震到"的諺語。1975年在遼寧海城發(fā)生7.3級地震前，也發(fā)現(xiàn)很多前兆，尤其震前的小震群活動情況，對當?shù)氐卣鸩總兒驼鞒龆膛R預報決策起了很大的作用，這次的準確預報，成為世界上成功預報大震的唯一范例。目前，用以預報地震的地震學方法很多，如地震空區(qū)、地震條帶、地震相關(guān)性、地震概率統(tǒng)計、地震波速比等十多個項目，是一種應用十分廣泛的重要預報手段。2．地形變觀測利用精密儀器觀測地殼微小變化(包括傾斜、水平及垂直位移)來預報地震的具體方法。目前，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、伸縮儀等，人們已能測出小于10-10的形變量和極細微且大范圍的位移量，是監(jiān)視大地活動的有效手段。3．地磁、地電、重力、地溫觀測利用儀器監(jiān)測大地電場、磁場、重力場和地溫的異常變化來預報地震的方法。由于人類活動，大地電場、磁場、重力場、地溫的干擾背景復雜，需要從中提取地震前兆信息，作為預報辨別指標。4．地下水觀測利用儀器觀測地下水的水位和水質(zhì)成份及氣體含量、水溫等異常變化，來分析地震前兆信息，進行地震預報的方法。由于地下水直接反映巖石圈中承壓含水層的動態(tài)變化和攜帶大量地殼深部元素變化信息，提供地殼應力變化情況，因而是當前比較廣泛應用的重要預報方法。5．地應力觀測利用埋設在地下一定深處的測試元件測定地下應力的異常變化來預報地震的方法，是一種較直接、可靠的監(jiān)測預報手段。(二)地震的宏觀前兆及觀測利用地震前動物、地聲、地光、水位水質(zhì)等客觀存在的宏觀前兆現(xiàn)象，觀測其異常變化，為臨震預報提供重要依據(jù)。關(guān)于震前動物的異常反應，震區(qū)群眾曾經(jīng)流傳著這樣的諺語：震前動物有前兆，密切監(jiān)視最重要。騾馬牛羊不進圈，老鼠成群往外逃。雞飛上樹豬亂拱，鴨不下水狗狂叫。冬眠老蛇早出洞，燕雀家鴿不回巢。