天摧地陷:地震的防护与自救
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第2章 你知道地震吗(2)

传说,我们这块土地,是靠地藏王菩萨的两只肩膀担负着,才能稳定,人们才能平安地生活、劳动的。但是,地藏王担负大地,也就像我们的农民挑担一样,基本上是靠右肩着力的,压久了以后,就要暂时转到左肩上来,让右肩休息一会,再转回去。问题就发生在这换肩的一瞬间,使得大地会震动起来,如果转得猛一些,震荡得厉害些,大山也会摇动,发出轰鸣的响声,更厉害一些,房屋就会倒塌,出现灾害所以,每逢7月30日夜晚,家家户户点燃香火庆祝地藏王生日,目的就是希望地藏王的右肩多承受一些压力,多忍耐一下,不要随便换肩。如果确实需要换肩休息一下,也希望尽量放慢速度,转动得小一些,避免出现山摇地动,房屋倒塌的灾害。

随着科学知识的普及,人们逐渐了解了所谓地藏王转肩,就是发生地震,这绝不是因为人们用庆祝地藏王生日的办法所能幸免的。地震是有规律可循的,世界上发生地震的范围,也只是在一定的区域之内,甚至哪里有大地震、哪里只会发生小地震等,都有科学道理可以追索,杞人不必忧天。

认识断层

地壳中的断裂很多。当断裂面两边的岩层发生了位置相对错动这种情况,在地质学中称之为断层,断裂面也叫做断层面。断层面两边的断块,位于断层面之上的称为上盘,位于断层面之下的叫做下盘。当然这得断层面是倾斜的才分得出来,如果是直立的,就分不出上下了。不过断层面一般都是倾斜的。按传统地质学的习惯,把上盘相对下降,下盘相对上升的断层叫正断层;上盘相对上升,下盘相对下降的断层叫逆断层。

构造地震的发生,多半是由于凉来那里就有断层,当断层面两边的断块再一次错动的时候,地震就发生了。也有些地震是由于产生了新断嚏的缘故。

不少断层在地形的变化上表现出来,象我国一些高山、平原、洼地之间地势陡隆陡升的地带,往往就是断层所在。因为断层两盘的升降错动,常常构成地形起落的显著差异,象陕西省秦岭北缘华山一带,南边的华山高耸人云,峭壁陡立,北边的渭河平原则地势低下,一抹平川,就是因为其间存在着大断层,华山那边在上升,渭河这边在下降。所以1556年1月23日秦岭以北渭河以南的华县发生8级大地震不是偶然的,而是这里的断层两边的断块再次错动的结果。这种两边的断块还在上升下降或沿水平方向移动的断层,被称为活动断层。地震的发生大多与活动断层有关。

活动断层有的很久才错动一下,有的则经常都在移动。后者的活动性是较强的,这里地震往往也就频繁一些。但如果活动性很强,能量随时通过许多小的地震释放掉了,大的地震就可能产生不了,因而也就没有地震危害了。

活动惭层或一般的断层在地壳中都不是孤立的,它们常常成群地在一定地带出现,并作有规律的排列,这种地带被称为断裂带。其中存在活动断层的。便称为活动断裂带。

值得注意的是,有许多断层、断裂带在地形上无明显表现,甚至被泥沙掩埋,海水淹没,隐伏在地下,肉眼看不出来,如果其中有的断层还在活动,再次出现水平错动或垂直升降,就会发生地震,给我们以突然袭击。比如河北唐山地下就有那种在地面上看不见的活动断层,所以大地震在唐山发生绝不是偶然的。这种隐伏在地下的断层即使自己没有引发地震,当别处发生地震波及到它们时,也往往会使此处地段的地面破坏比别处严重。因此我们不仅要看到那些在地面可以识别的断层和断裂带,还应该查清那些暗藏在地下的断层和断裂带,特别是其中的活动断层。尽管它们有的隐藏很深,但只要我们用各种方法(如地球物理探测法等)用深入的调查研究,掌握大量材料,进行科学分析,是能够把它们找出来的。

地震波

地震时,在地球内部出现的弹性波叫做地震波。这就像把石子投入水中,水波会向四周一圈一圈地扩散一样。地震波主要包含纵波和横波。振动方向与传播方向一致的波为纵波(P波)。来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。振动方向与传播方向垂直的波为横波(S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。

由于纵波在地球内部传播速度大于横波,所以地震时,纵波总是先到达地表,而横波总落后一步。这样,发生较大的近震时,一般人们先感到上下颠簸,过几秒或十几秒后才感到有很强的水平晃动。这一点非常重要,因为纵波给我们一个警告,告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了,快点作出防备。

认识地震帯

地震带就是地震集中分布的地带,在地震带内地震发生密集,在带外地震的分布零散。全球大部分地震发生在大板块的边界上,一部分发生在板块内部的活动断裂带上。

地震带常与一定的地质构造相联系。全球主要地震活动带有三个:环太平洋地震带是地球上最主要的地震带,它像一个巨大的环,沿北美洲太平洋东岸的美国阿拉斯加向南,经加拿大本部、美国加利福尼亚和墨西哥西部地区,到达南美洲的哥伦比亚、秘鲁和智利,然后从智利转向西,穿过太平洋抵达大洋洲东边界附近,在新西兰东部海域折向北,再经斐济、印度尼西亚、菲律宾、中国台湾、琉球群岛、日本列岛、阿留申群岛,回到美国的阿拉斯加,环绕太平洋一周,也把大陆和海洋分隔开来,地球上约有80%的地震都发生在这里。

欧亚地震带又称地中海—喜马拉雅地震带,从印度尼西亚开始,经中南半岛西部和我国的云、贵、川、青、藏地区,以及印度、巴基斯坦、尼泊尔、阿富汗、伊朗、土耳其到地中海北岸,一直延伸到大西洋的亚速尔群岛。地震带横贯亚欧大陆南部、非洲西北部,全长2万多公里,是全球第二大地震活动带,发生在这里的地震占全球地震的15%左右。

海岭地震带分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭(海底山脉)。

全球最大的环太平洋地震带和横贯欧亚的欧亚地震带是全球六大板块间的接触带,其他的地震带与扩张的洋脊、转换断层、大陆裂谷或大断裂带有关。在前两个主要的地震带内发生约占全球85%的浅源地震和全部的中深源和深源地震。其他地震带只有浅源地震,且地震频度和强度较弱。地震带内的地震活动在时间分布上是不均匀的,显著活动和相对平静交替发生,一段时期后又重复出现。各地震带的重复期从几十年到几百年,甚或千年以上不等。各地震带的大地震发生方式有单发式和连发式之分,前者以一次震级M>8的地震和若干中小地震来释放该带内积累的能量,后者在一定时期内以多次7—7.5级地震释放其绝大部分积累的能量。地震带内显示的各种不同的地震活动性与该带地壳介质性质、构造形式和构造运动强弱有关。地震带一般认为是未来可能发生强震的地带。在各地震带内可以划分出不同的区段,作为独立的地震活动性和地震区域划分的统计研究单元。我国是一个多地震国家,强震分布非常广泛,除浙江、贵州两省外,其他各省区都有过6级以上的地震发生。地震的空间分布很不均匀,往往集中在一些被称为地震带条带状的地区。划分地震带主要依据地震分布,也要考虑地质构造。由于对地质构造认识的不同,所划分的地震带也就略有出入。在地震带之外,还有地震零星散布。

原中国科学院地球物理研究所划分的23条地震带,至今仍可作为地震带划分的主要参考。这23条地震带是:(1)郯城—庐江带,从安徽庐江经山东郯城至东北沈阳;(2)燕山带;(3)山西带;(4)渭河平原带;(5)银川带;(6)六盘山带;(7)滇东带;(8)西藏察隅带;(9)西藏中部带;(10)东南沿海带;(B11)河北平原带;(B12)河西走廊带;(B13)天水—兰州带;(B14)武都—马边带;(B15)康定—甘孜带;(B16)安宁河谷带;(B17)滕冲—澜沧带;(B18)台湾西部带;(B19)台湾东部带;(B20)滇西带;(B21)塔里木南缘带;(B22)南天山带;(B23)北天山带。

此外,还常有南北地震带之说。南北地震带是指在中国大陆东西部交界处的一条贯穿南北的地震带,它基本上由上述的滇东带、武都—马边带、天水—兰州带、六盘山带和银川带组成。至于汾渭地震带则是山西带和渭河平原带的合称。

水库会诱发地震吗

水库可能诱发地震。由于水库蓄水诱发的地震,称为水库诱发地震。

水库蓄水诱发的地震原因,可能是水库蓄水后改变当地压力条件和介质性质,导致地震的发生。水库诱发地震一般不大,目前还没有超过6.5级的。广东河源新丰江水库1959年蓄水后,在1962年3月就曾发生过6.0级地震。但是,水库诱发地震是有条件的,并不是所有的水库蓄水都会诱发地震。一般而言,库容越大,坝体越高,则发生诱发地震的可能性也就越大。

衡量地震大小的尺子

地球上的地震有强有弱。用来衡量地震强度大小的尺子有两把:一把叫地震震级;另一把叫地震烈度。举个例子来说,地震震级好像不同瓦数的电灯泡,瓦数越高,亮度越大。烈度好像屋子里受光亮的程度,对同一盏电灯来说,距离电灯越近,光度越大,离电灯越远,光度越小。

地震震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。它是根据地震时释放能量的多少来划分的,震级可以通过地震仪器的记录计算出来,震级越高,释放的能量也越多。我国使用的震级标准是国际通用震级标准,叫“里氏震级”。

各国和各地区的地震分级标准不尽相同。

一般将小于1级的地震称为超微震;大于、等于1级,小于3级的称为弱震或微震;大于、等于3级,小于4.5级的称为有感地震;大于、等于4.5级,小于6级的称为中强震;大于、等于6级,小于7级的称为强震;大于、等于7级的称为大地震,其中8级以及8级以上的称为特大地震。

迄今为止,世界上记录到最大的地震为9.0级,是2011年发生在日本的地震。

地震烈度指的是地震时地面受到的影响和破坏的程度。它的应用极广,就像谈气象离不开温度、风力、雨量,搞水文离不开水位、流速一样。

地震烈度表是划分地震烈度的标准。它主要是根据地震时地面建筑物受破坏的程度、地震现象、人的感觉等等来划分制订的。我国和世界上大多数国家都是把烈度分为12度。由于各国的建筑物情况和地表条件都有不同,因此作为烈度标准的具体内容也应有所不同,才能符合本国实际情况。我国科学工作者根据自己的地震资料和城镇最常见的建筑物特点进行了大量研究工作,制订了一个适用的地震烈度表,它的内容大致如下:

1—2度:人们一般没有感觉,只有地震仪才能记录到。

3度:室内少数人能感到轻微的震动。

4—5度:人们有不同程度的感觉,室内物件有些摆动和有尘土掉落现象。

6度:人行走不稳,器皿倾斜,房屋可以出现裂缝,少数受到破坏。

7—8度:人站立不住,大部分房屋遭到破坏,高大的烟囱可能断裂,有时还有喷沙、冒水现象。

9—10度:房屋严重破坏,地表裂缝很多,湖泊、水库中将有大浪出现,部分铁轨弯曲变形。

11—12度:房屋普遍倒塌,地面变形严重,造成巨大自然灾害。因此,当一次地震后,提到某一地方的地震烈度为几度时,也就可以大概知道这个地方所受到的影响程度了。

烈度与震级的关系

震级反映地震本身的大小,只跟地震释放能量的多少有关,而烈度则表示地面受到的影响程度。一次地震本质上只有一个震级,因为震级是表示一次地震释放能量的多少,而一次地震释放多少能量则是一定的。至于一次地震在各地表现出来的不同影响,应该用不同的地震烈度来表示,而不能说是震级有了变化。譬如说1976年7月28日河北唐山地震的震级是7.8级,北京受到的影响当然小些,这只能说是北京和唐山烈度有所不同,而不能说,唐山震级是7.8级,北京震级是5级或6级。2013年雅安发生的7.0级地震,其烈度达6.4级,达到成都时的烈度达4.6级。

震级和烈度各有自己的标准,不能混为一谈。现在一般都把震级的标准称为级,烈度的标准称为度,以示二者的区别。但也有的书报中都称为级,这是弄错了的,实际上是两回事。

烈度不仅与震级有关,同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件(如岩石的性质、岩层的构造)等多种因素有关。

一般震源浅、震级大的地震,破坏面积虽然较小,但极震区破坏则较严重;震源较深、震级大的地震,影响面积比较大,但震中烈度则不高。

每次地震发生,都会伴随着相关的现象,比如喷沙冒水、地光等,这些有时候也能预测到地震。下面一起认识一下地震的伴生现象。

1.喷沙冒水

翻一下我国的历史记载,就会发现地震时出现喷沙冒水的现象是非常多的,1966年邢台地震、1975年海城地震和1976年唐山地震时尤为显著。这些沙和水一般是从地裂缝或孔隙中喷出来,也有从原来的水井和池塘中喷出的。

喷沙现象主要出现在平原地区,特别是河流两岸最低平的地方,在地震发生时,它们从一个个孔隙中喷出。这些喷口开头还少,后来逐渐增多,并沿一定方向成线状分布。强烈震动过去后还可持续喷出一段时间,几十分钟或再长一点时间就停止了。不过尽管时间不长,喷出的东西确是不少,象沙子有时能堆到一两米厚,掩盖相当大的面积,还可以在喷口周围堆成一个个沙堆,连起来时就成为沙堤。由于它不仅在田野里喷,有时还在屋子里喷,堆的比炕还高,把桌椅板凳掩埋起来,给我们造成一些困难,但也没有更大的危害。

地下喷水,在地震前后都有可能发生,不过往往在强烈地震发生时更为显著。1975年海城地震时,一个水坑表面的冰层突然开裂,接着向外喷水,达到一丈多高。至于地震时平地涌泉,井水激荡,甚至溢出、射出井外等现象,历来就有大量记载。一般在地震后,异常的喷水现象逐渐停止,但有时也有些新涌的泉眼从此滔滔不绝,成为一个可以利用的源泉。

地震时为什么会喷沙冒水呢?一是地震时产生的地裂缝给地下的沙和水开辟了喷出来的通道,喷沙冒水的孔隙总是沿地裂缝分布,与地裂缝方向基本一致;二是地下的压力推动着沙和水喷出,这个压力在地震时变得特别大;第三,归根到底还得地下有水有沙,没有物质来源就喷不出东西来。海城、唐山等地区的喷沙冒水都在平原、河滩等地,丘陵山区就没有这种现象。