地震与地震灾害的防御

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1、地震与地震灾害的防御省地震局副局长 王建荣地震是因地球内部缓慢积累的能量突然释放引起的地球表层的振动。地震就 象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发一样，是地球上经常发生的一种自然现象。 强烈的地面振动，即强烈地震，会直接和间接造成破坏，成为灾害。中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。 1900 年以来，中国死于地震的人数达 55 万之多，占全球地震死亡人数的 53%； 1949 年以来，中国大陆遭受到 200 多次 6 级以上地震袭击，造成27 万余人丧生， 占全国各类灾害死亡人数的 54%，地震成灾面积达 30 多万平方公里，房屋倒塌 达数百万间。地震及其他自然灾害

2、的严重性构成中国的基本国情之一。一、地震基本知识地震的三个基本概念震源、震中和地震波。震源是地球内发生地震的地方，震源深度是震源垂直 向上到地表的距离。目前有记录的最深震源达 720 公里。震中指震源上方正对着 的地面。震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区。震中到地面上任一点的 距离叫震中距离（简称震中距）。地震波指地震时，在地球内部出现的弹性波。 地震波主要包含纵波和横波。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。横波是地 震时造成建筑物破坏的主要原因。地震分类按成因分为天然地震、诱发地震和人工地震。天然地震包括构造地震、火山 地震和陷落地震。按震源深度分类，震源深度在 60 公里以内为浅源地

3、震；震源 深度超过300公里的地震叫深源地震；震源深度介于60300公里之间的地震为 中源地震。按震中距分类，震中距在100公里以内的称为地方震；震中距在100 1000公里的称为近震；震中短超过1000公里的称为远震。按震级大小分类，一 般将 8和 8 级以上的地震称为巨大地震； 8 级以下、7 级和 7 级以上的地震，称 为大地震； 7级以下、6级和6级以上的地震称为强震； 6级以下、45级和45 级以上的地震称为中强震； 4.5级以下、3级和3级以上的称为有感地震； 3级 以下、1 级和 1 级以上的称弱震和微震。小于 1 级的称为超微震。地震频度下表列出的是地球上不同里氏震级（皿7）的

4、年均发生次数。由表我们知道， 小地震比大地震要多，即震级越大地震数目越少，而且这种多少是有一定比例关 系的，即9级地震数目与8级地震数目的比值等于 8级与7级地震数目的比值， 也等于 7 级与 6 级地震的比值，这样可以依此类推下去。有趣的是，这种现象我 们在自然界中遇到了很多，比如说，千年一遇的洪水与百年一遇的洪水数目的比 值等于百年一遇的洪水与十年一遇数目的比值，还有天上的星星一等星与二等星 数目的比值等于二等星与三等星的比值，等等，这些比值都是比例常数，都存在 一个幂指数关系，这好像是自然现象的一个共同规律。而在地震学中这个现象发 现得很早，这就是著名的古登堡一里克特关系（GR关系）。若

5、以N（M）表示震级 大于M的地震数目，则N（M）与M之间有幕指数关系：logN（M）=a - b M其中 a， b 为常数。从中可以容易推出N（M+1） /N（M）=常数不同里氏震级（ml）的年均发生频次里氏震级2.0以下2.0-2.93.0-3.94.0-4.9发生频率约每天8000次约每天1000次估计每年49000次估计每年6200次里氏震级5.0-5.96.0-6.97.0-7.98.0-8.9发生频率每年800次每年120次每年18次每年1次（数据来自美国地质调查局）地震的大小 地震作为一种自然现象有大有小，大到可使山崩地裂、房倒屋塌，小到人体 根本感觉不到、只有灵敏的仪器才能记录到

6、。我们把地震的大小也就是地震所释 放的能量用震级（magnitude）来表示，通常用到的是里克特震级即里氏震级，它 是根据地震仪记录到的地震波幅度的对数来进行标度的。地震释放的地震波能量 与震级有下列关系 （ 能量以尔格计 ） ：log E=118+15 M由上式可看出，不同震级地震的能量差别是很大的。震级每大一级，地震的能量就大101.531.6倍，即2级地震的能量是l级地震的31.6倍，3级地震的能量则是1级地震的101.5+1.5=1000倍。所以，尽管小地震数目比大地震多得多，但总能量中的大部分仍是由大地震释放的。地震的能量到底处于什么数量级上呢?我们可以来做几个比较。如果把1945年

7、美国扔在日本广岛的原子弹（相当于2万吨标准 TNT 炸药）埋在地下十几公里处让它爆炸，相当的震级是 5.5 级；而唐山地震则相当于 2800颗这样的原子弹在地下爆炸，可见地震的能量是十分巨大的。地震震级的测定是一个非常复杂的科学问题，为了全面地研究地震，人们现 在所使用的震级标度有许多种，例如“面波震级” MS、“近震震级” Ml、“体波 震级”叫、“矩震级” Mw等等，不同的震级标度是不能直接进行对比的。对于 浅源大地震，我国习惯使用面波震级，而美国往往较多地使用体波震级或矩震级。地震分布 地震在地球上的分布不是完全没有规律的，地震活动是规律性与随机性共 存。从全球地震震中分布图上我们可以得

8、知，地震主要分布在 3 个地震带上。首 先约 70的地震分布在环太平洋地震带，包括日本、台湾、美国加州圣安德列 斯断层等著名的地震活动区。值得注意的是，并没有环大西洋地震带，也没有环 印度洋地震带。第 2 个地震带是从地中海到喜马拉雅的欧亚地震带，地震分布的 特点是比较分散，不象环太平洋地震带那么集中、那么有规则，欧亚地震带约占 全球地震的 15左右。第 3 个地震带是沿着各大洋洋中脊分布的洋脊地震带， 约占 5左右。我国处在环太平洋地震带和欧亚地震带之间，广大地区都受它的 影响，而且台湾东部与喜马拉雅就是这两个地震带的组成部分。全球MM7级地震震中分布图全球地震的这种成带分布可以用板块学说来

9、解释。板块学说认为，地球的岩石圈是由若干刚性块体组成的，板块内部相对比较稳定，各板块之间则发生俯冲、 碰撞、剪切等多种作用，正是板块之间的相互运动造成了地震的孕育和发生，所 以，大多数地震都分布在板块的边缘地区。地震烈度地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。烈度的大小， 用“度”来表示，是根据震后人的感觉、室内家具和物品的振动、房屋和其他建 筑物的破坏程度，以及地面出现的破坏程度等宏观现象综合起来评定的，这是一 种定性的确定方法。一次地震只有一个震级，而烈度则各地不尽相同。一般而言， 震级越大，烈度越大；离震中越远，烈度越低。影响烈度的因素，除震级、震中 距外，还与震源深度、地

10、质构造和地基条件等因素有关。目前我国使用的地震烈 度表共分为 12 度。其标准大致如下表：中国地震烈度表度p人的感覚）一般房屋震擁度心其它现象I p无感12室内个别静止中的人感 觉门0 -112室内少数静止中的人感 觉门门.窗轻微作响卡悬挂物微动二IVp室内劣数人感觉，室外少 数人感觉，少数人梦中惊 醒门门KiMM悬挂物明显摆动，器皿件响）室内普遍感觉，室外爭数 人感觉，冬数人梦中惊醒门窗、屋顶.屋架颤动作 响，灰土掉落，抹灰出现 微细裂缝二不稳定器物翻倒jVIp惊慌尖措，仓惶逃出损坏-个别砖瓦掉落.墙 体微细裂缝二河岸和松软土上出现裂缝，饱和g!漏 出现嗽焜矗地面上有的砖烟窗鹽 度裂缝、掉头

11、VHP大劣数人仓惶逃出p轻度破坏-局部破坏.开 裂，但不妨碍使用心烟囱中等破坏J摇晃颠簸，行走困难中等破坏一结构受损，需 要條理擦土上亦有裂缝，丈魏裁烟囱严阶坐立不稳，行动的人可能 摔跤口严重破坏-墙体龟裂，局 部倒塌，悠复困难二5睡比有许多地方出现裂缝、基岩 笛施现裂缝。滑坡、坍方常皿， 专烟囱出现倒塌卩X骑自行车的人会摔倒，处 不稳状态的攘出几 尺远，有抛起感门倒塌-大部分倒塌，不堪修复p山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥 破坏，大多数烟囱从根部破坏或倒毁卜 1毁灭卫地震断裂延续很长，山處裳弘 基岩上的拱桥毁坏21XKp5 -地面剧烈变化，山河改观）地球内部构造按照物质的不同分成：地壳 在大

12、陆地区约 35 千米厚在洋地区约 510 千米厚 在青藏高原地区厚达 7080 千米地幔 上地幔（深度自 35 千米至 660 千米） 下地幔（深度自 660 千米至 2889 千米） 地核 外核（深度自 2889 千米至 5154 千米） 内核（深度自 5154 千米至地心 6371 千米） 按照力学性质的不同分成三层：岩石层0至801OO多千米深度。在岩石层内，地震波速度较低、衰减很 小，在地质年代（10 万至 1 亿年左右）的载荷下不发生塑性形变。软流层 地震波速度较低、衰减较大。软流层的厚度达数百千米。软流层粘 滞性较小，易于流动。中间层 难以流动、地震波速度高。板块的相互作用是地震的

13、基本成因 板块构造学说认为：地球表层的硬壳岩石圈，相对于软流圈来说是刚性 的，其下面是粘滞性很低的软流圈。岩石圈并非是整体一块，它具有侧向的不均 一性，被许多活动带如大洋中脊、海沟、转换断层、地缝合线、大陆裂谷等分割 成大大小小的块体，这些块体就是所说的板块。换言之，整个岩石圈可以理解为 由若干刚性板块拼合起来的圈层。全球岩石圈可划分8个大板块：欧亚板块、北 美板块、南美板块、努比亚板块、太平洋板块、印度板块、澳洲板块和南极洲板 块。进一步可划分 14 个小板块：阿拉伯板块、婆罗洲板块、加勒比板块、加罗 林板块、可可斯板块、印度支那板块、胡安德富卡板块、华北板块、纳兹卡 板块、鄂霍茨克板块、菲

14、律宾板块、斯科舍板块、索马里板块和扬子板块。岩石圈板块是活动的，是围绕着一个旋转扩张轴在活动的，并且以水平运动 占主导地位，可以发生几千千米的大规模的水平位移；在运动过程中，板块内部 是相对稳定的，而板块边界或拉张裂开，或碰撞压缩焊接，或平移相错。板块边 界的岩石由于受到板块之间相互作用力的巨大影响，不断地产生物理的甚至化学 的变化，因而板块边界是地质上发生巨大和根本性变化的地方，这些地方便是各 种活动构造带，有强烈的构造运动、沉积作用、深成作用、岩浆活动、火山活动、 变质作用，地震活动等，又是极有利的成矿地带。这些不同的相互运动方式和相 应产生的各种活动带，控制着全球岩石圈运动和演化的基本格

15、局。板块运动的驱动机制有三种：热对流、板块拖曳、地幔洋中脊顶部的推挤作 用。驱动板块的三种机制虽然不同，但都有一个共同点，这就是岩石层板块在洋 中脊处逐渐地产生，而在海沟处下沉到软流层中，其边缘部分逐渐被软流层所吸 收。整个过程是一个循环过程，洋底永葆年青，其平均年龄大约是一亿年。中国大陆处于欧亚板块东部，是一个被周围板块挤压围限的区域，其内部的 变形与运动受到周围板块活动的强烈影响。西部是印度与欧亚板块碰撞形成的挤 压区；东部则受到西太平洋、菲律宾板块向西俯冲对大陆边缘的影响；东南侧台 湾附近受到菲律宾板块碰撞的明显影响。印度板块以约 50mm/a 的速率向北移动 并俯冲深入到青藏高原南部之下，自第三纪早期以来 （50 万年），已向北推进了 1500-2000km。使青藏高原成为全球大陆岩石圈变形最为强烈、典型的地区。印 度板块向北的推挤，是我国地震活动最主要的动力来源。利用地震当前人类早已进入空间探测的时代，人造卫星及航天技术的应用已使得过去 “上天无路”的情况变成了“上天有路”，然而，“入地无门”的情况仍然存在。 至今为止，人类花费巨资挖掘的几口超深钻井深度不过十几公里，这与地球6371 公里的半径相比实在