地震——成因及后果

地震是由地球核心的动力学过程产生的。就对地表造成的损失而言，地震可能是最具破坏

力的一种自然灾害。

大约90%的地震都发生在大陆板块之上岩石圈再造、俯冲或彼此滑动的区域（第68页）。

随着板块碰撞及横向运动受到限制，导致上述区域的地面承受着巨大的张力作用。如果张力进一步增大，地下岩石就会发生碎裂，这种碎裂过程

权威知识点

太平洋火圈是环太平洋的地质活跃区，地球上的大多数地震都发生在该区域中。

地球上每年会发生约80万次的地震，但其中95%的地震人类无法察觉。

海震是发生在海底的地震。

■ 上图和下图：在1906年的旧金山大地震中，比地震本身更具破坏性的是随后发生的大火。

通常发生在深度不到60公里的区域；而深达300—700公里的岩石碎裂则较少发生。地震的起始点被称为震源，震源之上的地表位置被称为震中。一般说来，在震中区域通常会发生高强度的震颤。

地震波

岩石碎裂之后，能量以波的形式被释放出去。这些地震波才是导致地震的真正原因。地震波的类型有很多种，体波和面波是其中最主要的两种类型。体波在震源处形成，以圆周运动的形式通过地球的内核被传播出去。体波会产生沿着

地表传播的面波。

成因

非构造地震通常是由火山喷发所导致。岩浆房（第72页）中熔岩翻腾或岩浆抬升都会引发地表震颤。火山喷发（第73页）之前经常会有数百次小型地震出现。

此外，人类活动也会直接导致某些地震的产生，例如矿山和隧道塌陷以及地下原子弹试验都会产生强烈震动，这些震动足以引发地震。

地震的后果

1556年1月23日清晨，中国的陕西省发生了一次8.0级（第75页）的大地震。地震一共造成了83万人死亡——大多数人皆是在睡梦中

■ 第一台地震记录仪出现于19世纪末期，它是通过检测和记录地震波以及地震活动进行工作的。

死于坍塌的房屋。这是有史以来死亡人数最多的一次地震。地震所带来的后果及其附加影响与震颤本身一样具有破坏性。1906年的美国旧金山地震和1995年的日本神户地震之后，猛烈的大火就一连燃烧了好多天。而1755年，葡萄牙首都里斯本经历了一次强烈地震的摇晃，并立刻迎来了海啸的袭击，整座城市都被淹没在水中。

那些山高路险的偏远地区在经历地震以后很难获得及时援助。饥荒和瘟疫常常会接踵而至；幸存者通常会流离失

所，因此有很多人死于恶

劣气候。2005年克什

米尔大地震发生之后的

情形就是如此，当时严

冬紧随地震而至。1975年，中国地震学家精确预测了一次地震的发生，因而很多当地居民得以及时撤离。但一年之后的唐山大地震却导致10万人的死亡，这一次，科学家们并没有注意到地震发生之前的一些奇怪征兆。

震中和地震波的分类

最快的地震波是初至波（P波），它在岩石、液体和气体中传播，传播速度为每秒6—14公里。而续至波（S波）的传播速度只有初至波的一半，且只能在固态物质中传播。记录站距离震中的距离可以通过P波和S波发生之间的时间间隔来确定。如果三座彼此独立的地震监测站都完成了这样的测量，通过数据点的交叉就能确定震中的确切位置。

勒夫波和瑞利波在地表传播。它们是以两位科学家的名字命名的。这两种面波比S波P波的传播速度还要慢，但它们也能够引发大规模的破坏性。人们在地震中感觉到的大多数体波压缩伸长S波摇晃或颤动都属于瑞利波。

P波：传播方向呈纵向或压缩式波动S波：在传播方向上作横向剪切运动垂直剪切勒夫波勒夫波：平行于地表的剪切运动瑞利波：垂直椭圆运动

地震波 震中 震源面波 地表水平剪切瑞利波

垂直椭圆运动

板块边界

地震的度量和预测

人类仅能部分保护自身免受地震的侵害，因此我们一直在研究如何提前预测地震。

地震仪是用来测量地震震动的仪器。早期的地震仪由一个较重的悬挂钟摆组成，钟摆连在笔上，笔会在玻璃或纸上刻画出震动曲线。地震的强度越大，曲线的振幅就越大。现代地震记录仪则利用了更为精密的记录仪器，这些仪器上通常带有电子感应器和放大器。一组地震仪就可以精确定位地震的震中和烈度。

度量地震的三种方式

20世纪初，火山学家朱塞佩·麦加利根据感知和可见损

抗震建筑

像中国台湾台北市101大楼这样的现代化摩天大楼一般可以抵御里氏8.0级地震。这些建筑被大型钢筋混凝土柱支撑住，支柱以一种缠绕式布局相互连在一起——这种布局是一种活动的束缚结构，可以随着震动一起摇摆。一般的高层建筑都被修建于可以抵消地震震动效果的滚珠轴承之上。内置式的振动补偿器（上图）是台北1 01大楼的建筑特点之一，振动补偿器是一个重达600吨的大钢球，用一根钢绳悬挂在最顶层，它可以在一定程度上减少地震震动对大楼的影响。

■右图：抗震的台北1 01大楼高达509米。 ■ 在1 9 9 5年的神户大地震发生以前，日本的阪神高速公路被认为足以抵御强震。

失对地震进行了分类。所谓的麦式震级由12个等级所组成，1级是人类无法感知只能通过地震仪记录的地震，12级地震是指地表发生了严重变形，几乎所有建筑都被摧毁。由查尔斯·弗兰西斯·里克特发明的里氏震级则利用震级（M）来代表地震的强度，震级由震源和地震记录站之间的距离以及地震记录仪上记录的振幅所共同确定的。里氏震级每增加一级，其所代表的地震强度就是

上一级地震的10倍。今天，科学家们利用更为精确的矩震级来判定地震的能量释放。矩震级是通过断层破裂的表面积乘以断层错位的距离而得到的。

充满希望的早期预警系统

地震发生之前会出现很多特有现象。岩石变形会导致活动板块边界地球磁场的改变；如果水从岩孔中渗出还会导致地下水位的改变；土柱洞开也会影响土壤的导电性；岩石裂纹会将放射性气体释放到地表。最终，小规模的震动会演变成最终的大规模地震。所有这些事件都能被地震监测站测量到。此外，地震发生之前还经常会出现不同寻常的动物行为。但关键问题在于，在没有这些预兆发生的情况下也会出现地震。最近，科学家们开始利用带正电氧离子的活动情况来预测地震。这些氧离子起源于地球内部，它们是氧分子