地震又称地动、地振动,是地壳快速释放能量过程中造成振动,期间会产生地震波的一种自然现象。地震常常造成严重人员伤亡,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。
地球上每年约发生500多万次地震,即每天要发生上万次地震。其中绝大多数太小或太远以至于人们感觉不到;真正能对人类造成严重危害的地震大约有一二十次;能造成特别严重灾害的地震大约有一两次。人们感觉不到的地震,须用地震仪才能记录下来;不同类型的地震仪能记录不同强度、不同远近的地震。目前世界上运转着数以千计的各种地震仪器日夜监测着地震的动向。
1、发生位置
地球分为三层:中心层是地核,中间是地幔,外层是地壳。地 震不仅发生在地壳之中,也会发生在软流层当中。据地震部门测定,深源地震一般发生在地下300——700km处。到目前为止,已知的最深的震源是720公里。从这一点来看,传统的板块挤压地层断裂学说并不能合理解释深源地震,因为720公里深处并不存在固态物质。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,是十分具有破坏力的。科学家设想将地球岩石图画出来,这样对预测地震有很大帮助。
2、地震类型
(1)按地震形成的原因分类:
构造地震:由于地下深处岩层破裂、错动所形成的地震。这类地震发生的次数最多,约占全球地震总数的90%以上,破坏力也最大。
火山地震:由于火山作用,岩浆活动,气体爆炸等引起的地震。火山地震一般影响范围较小,发生的次数也较少,约占全球地震总数的7%。
陷落地震:由于地层陷落引起的地震。如地下溶洞支撑不住顶部的重量时,就会塌陷引起振动。这类地震更少,约占全球地震总数的3%,引起的破坏也较小。
诱发地震:在特定的地区因某种地壳外界因素诱发(如陨石坠落、水库蓄水、深井注水)而引起的地震。
(2)根据震源深度进行分类:
浅源地震:震源深度小于60公里的地震,大多数破坏性地震是浅源地震。
中源地震:震源深度为60—300公里。
深源地震:震源深度在300公里以上的地震,到目前为止,世界上纪录到的最深地震的震源深度为786公里。
一年中,全球所有地震释放的能量约有85%来自浅源地震,12%来自中源地震,3%来自深源地震。
(3)按地震的远近分类:
地方震:震中距小于100公里的地震。
近震:震中距为100—1000公里。
远震:震中距大于1000公里的地震。
(4)按震级大小分类:
弱震:震级小于3级的地震。
有感地震:指震级在3.0—4.5级之间,人能感觉到的地震。
中强地震:震级大于4.5级,小于6级的地震。
强震:震级大于6.0级的地震,其中又把震级小于8.0级的地震称为强烈破坏性地震,大于8.0级的地震称为巨大地震。
(5)构造地震的分类:
孤立型地震:没有前震,余震小而少,且与主震震级相差悬殊,地震能量基本上是通过主震一次性释放的。
主震——余震型地震:一次地震的序列中,最大的地震特别突出,所释放的能量占全序列能量的90%以上。这个最大的地震叫主震,其它较小的地震中,发生在主震之前的叫前震,发生在主震之后的叫余震。
双震型地震:一次地震活动序列中,90%以上的能量主要由发生时间接近,地点接近,大小接近的两次地震释放。
震群型地震:一次地震序列的主要能量是通过多个震级相近的地震释放的,没有明显的“老大”,其释放的能量占全序列的80%以上。
3、地震分布
地震活动相对来讲频率少,强度小,称为地震平静期。
地理分布
世界地震分布
地震带是地震集中分布的地带,在地震带内地震密集,在地震带 外,地震分布零散。世界上主要有三大地震带:
环太平洋地震带:分布在太平洋周围,包括南北美洲太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、日本列岛南下至中国台湾省,再经菲律宾群岛转向东南,直到新西兰。这里是全球分布最广、地震最多的地震带,所释放的能量约占全球的四分之三。
欧亚地震带:从地中海向东,一支经中亚至喜马拉雅山,然后向南经中国横断山脉,过缅甸,呈弧形转向东,至印度尼西亚。另一支从中亚向东北延伸,至堪察加,分布比较零散。
大洋中脊地震活动带:此地震活动带蜿蜒于各大洋中间,几乎彼此相连。总长约65000km,宽约1000——7000km,其轴部宽100km左右。大洋中脊地震活动带的地震活动性较之前两个带要弱得多,而且均为浅源地震,尚未发生过特大的破坏性地震。
大陆裂谷地震活动带:该带与上述三个带相比其规模最小,不连续分布于大陆内部。在地貌上常表现为深水湖,如东非裂谷、红海裂谷、贝加尔裂谷、亚丁湾裂谷等。
4、灾害影响
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。在大陆地区发生的强烈地震,会引发滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
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。破坏性地震一般是浅源地震。按震源深度地震可以分为浅源地震(0~70km)、中源地震(70~300km)和深源地震(300~700km)。[5-6]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。
地震可由地震仪所测量,地震的震级是用作表示由震源释放出来的能量,以“里氏地震规模”来表示,烈度则透过“修订麦加利地震烈度表”来表示。某地点的建筑,看地震烈度是由地震引致该地点地壳运动的猛烈程度,震动对个人、家具、房屋、地质结构等所产生的影响来断定。
轻微地震时至少也要放出103~108焦耳的能量,足以把一万吨的物体抬高1米,而一个8.5级的大震,能量约为3.6×1017焦耳,比一颗氢弹爆炸释放的能量还大,相当于100万千瓦的发电站连续10年的发电总电量总合。
地震震级
地震震级是根据地震时释放的能量的大小而定的。一次地震释放的能量越多,地震级别越大。人类有记录的震级最大的地震是1960年5月21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,或相当于100万千瓦的发电厂40年的发电量。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。
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(Beno Gutenberg)于1935年共同提出的震级划分法,即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。里氏规模震级每相差1.0级,能量相差大约32倍;每相差2.0级,能量相差约1000倍。也就是说,一个6级地震相当于32个5级地震,而1个7级地震则相当于1000个5级地震。
按震级大小可把地震划分为以下几类:
弱震震级小于3级。如果震源不是很浅,这种地震人们一般不易觉察。
有感地震震级等于或大于3级、小于或等于4.5级。这种地震人们能够感觉到,但一般不会造成破坏。
中强震震级大于4.5级、小于6级。属于可造成破坏的地震,但破坏轻重还与震源深度、震中距等多种因素有关。
强震震级等于或大于6级。其中震级大于等于8级的又称为巨大地震。
里氏规模4.5以上的地震可以在全球范围内监测到。
地震烈度
同样大小的地震,造成的破坏不一定相同;同一次地震,在不同的地方造成的破坏也不同。为衡量地震破坏程度,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。即一次地震,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。
为了在实际工作中评定烈度的高低,有必要制订一个统一的评定标准。这个规定的标准称为地震烈度表。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I度到度共分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。中国1980年重新编订了地震烈度表。
5、现象影响
震前征兆
地震先兆之动物行为异常
前兆指地震发生前出现的异常现象,伴随地震而产生的物理、化学变化(振动、电、磁、气象、水氡含量异常等),往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。
地下水异常:地下水主要包括井水、泉水等。地震前出现的主要异常有发浑、翻花、冒泡、升温、变色、变味、井孔明显变形、泉眼突然枯竭或涌出等现象。人们总结了震前井水变化的谚语: 井水是个宝,地震有前兆。 无雨泉水浑,天干井水冒。 水位升降大,翻花冒气泡。 有的变颜色,有的变味道。
动物异常:许多动物的某些器官感觉特别灵敏,它能比人类提前知道一些灾害事件的发生,日常中见到地震前动物反应异常表现:牛、马、驴、骡等惊慌不安、不进厩、不进食、乱闹乱叫、打群架、挣断缰绳逃跑、蹬地、刨地、行走中突然惊跑。鸡飞上树鸣叫、鸭不下水、猪不吃食、狗乱叫、大鼠叼小鼠满街跑等现象。至于在视觉、听觉、触觉、振动觉,平衡觉器官中,哪些起了主要作用,哪些又起了辅助判断作用,对不同的动物可能有所不同。
电磁异常:电磁异常是指地震前家用电器,如收音机、电视机、日光灯等出现的失灵现象。最常见的是收音机的失灵、手机信号减弱或消失、电子闹钟失灵等现象。
地声地光:地声与地光往往在大震快要来临时出现。古今中外关于震前出现地声、地光的事例很多,所观察到的现象也多种多样,可是很难将它们作出确切的描述。不过它们与人们听惯的声音、看惯的光象是很不一样的;而且,它们的出现也不合常规,往往使人感到惊异。
地声多数出现在临震前或震时,但有时也出现在震前几小时或几天。声音类似于机器轰鸣声、雷声、炮声、狂风呼啸声、撕布声等。
地光一般出现在临震前或震时,也有出现于震前数小时或更早的。形状各异,有带状光、片状光、球状光、柱状光、火样光等。颜色多样,呈红、白、紫、橙等色。
有时,地声、地光也不易鉴别,因为风声、雷声、机器轰鸣声等,从远处传来很像地声;地光的形状和颜色,与电焊光、电线打火、闪电、晚霞、火光、灯光等也有相似之处。所以,发现这类现象时,也要及时做出判断。
震时现象
地震时,最基本的现象是地面的连续振动,主要特征是明显的晃动。极震区的人先感到上下跳动。因为地震波从地内向地面传来,纵波首先到达。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。
地震应急
【可能产生的伤害】
直接伤害:在室内因器物倾倒或房屋倒塌被砸伤;在室外被倒塌的建筑物等砸伤;在野外被山上的滚石砸伤;被地光烧伤;地震裂缝掉下去。
间接伤害:地震引起的火灾;地震引起的水灾;地震引起的毒气泄漏;地震引起的危险品爆炸。
【避震原则】
一要因地制宜,不要一定之规;二要行动果断,不要犹豫不决;三在公共场所要听从指挥,不要擅自行动。
【避震要点】
1、震时就近躲避,震后迅速撤离到安全的地方,是应急避震较好的办法。这是因为,震时预警时间很短,人又往往无法自主行动,再加之门窗变形等,从室内跑出十分困难;如果是在楼里,跑出来更几乎是不可能的。但若在平房里,发现预警现象早,室外比较空旷,则可力争跑出避震。
2、躲在室内结实、不易倾倒、能掩护身体的物体下或物体旁,开间小、有支撑的地方;室外远离建筑物,开阔、安全的地方。
3、应趴下,使身体重心降到最低,脸朝下,不要压住口鼻,以利呼吸;蹲下或坐下时尽量蜷曲身体;抓住身边牢固的物体,以防摔倒或因身体移位,暴露在坚实物体外而受伤。
4、低头,用手护住头部和后颈,有可能时,用身边的物品,如枕头、被褥等顶在头上以保护头颈部;低头、闭眼,以防异物伤害眼睛;有可能时,可用湿毛巾捂住口、鼻,以防灰土、毒气。
5、不要随便点明火,因为空气中可能有易燃易爆气体充溢;要避开人流,不要乱挤乱拥。无论在什么场合,街上、公寓、学校、商店、娱乐场所等,均如此。因为,拥挤中不但不能脱离险境,反而可能因跌倒、踩踏、碰撞等而受伤。[11]
【灾后生活】
注意饮食和个人卫生。
搭建和居住防震棚要注意防火
积极投入恢复重建工作。
按规定服用预防药物,增强身体抵抗力,防疫灭病。[12]
6、地震成因
关于地震成因的假说有以下几个:
断层说:是指板块漂移导致地应力积累,其应变能量破坏了岩层,导致岩层断裂而发生地震;
岩浆说:指地下岩层导热不均,部分体积膨胀导致岩层断裂而发生地震;
相变说:指地下物质在一定温度和压力下,结晶状态发生了改变导致体积变化引发地层断裂,产生地震;
气爆说:岩浆渗入岩层引发地层中可燃气体爆炸,产生地震;
弹性回跳说:地壳受挤压弹性形变,反弹回来产生地震;
核爆炸说:地震是地壳下面核原料达到临界值发生天然核爆炸,其及时效应在地壳上的表象。
地下雷暴说:指地层中热压电效应产生的电场及其感应电场之间发生剧烈放电,形成地下雷暴,产生巨大爆破力,导致地震。
7、地震预防
设防环节
(1)抗震设防要求确定:制定区划图、开展地震小区划、开展地震安全性评价
(2)抗震设计:按照抗震设防要求和抗震设计规范进行设计
(3)抗震施工:按照抗震设计进行施工
简单地说,就是在工程建设时设立防御地震灾害的措施,涉及到工程的规划选址、工程设计与施工,一直到竣工验收的全过程。
抗震场地
建筑场地
选择好建筑场地,千万不要在不利于抗震的场地建房,不利于抗震的场地有:
(1)活动断层及其附近地区;
(2)饱含水的松砂层、软弱的淤泥层、松软的人工填土层;
(3)古河道、旧池塘和河滩地;
(4)容易产生开裂、沉陷、滑移的陡坡、河坎;
(5)细长突出的山嘴、高耸的山包或三面临水田的台地等。
住房环境
(1)处于高大建(构)筑物或其他高悬物下:高楼、高烟囱、水塔、高大广告牌等,震时容易倒塌威胁房屋安全;
(2)高压线、变压器等危险物下:震时电器短路等容易起火,常危及住房和人身安全;
(3)危险品生产地或仓库附近:如果震时工厂受损引起毒气泄露、燃气爆炸等事故,会危及住房。
房屋加固
为了抗御地震的突然袭击,要经常注意老旧房屋的维修保养。墙体如有裂缝或歪闪,要及时修理;易风化酥碱的土墙,要定期抹面;屋顶漏水应迅速修补;大雨过后要马上排除房屋周围积水,以免长期浸泡墙基。木梁和柱等要预防腐朽虫蛀,如有损坏及时检修。
必要时对房屋进行简单加固,具体方法有:墙体的加固。墙体有两种,一种是承重墙,另一种是非承重墙。加固的方法有拆砖补缝、钢筋拉固、附墙加固等。
楼房和房屋顶盖的加固。一般采用水泥砂浆重新填实、配筋加厚的方法。
建筑物突出部位的加固。如对烟囱、女儿墙、出屋顶的水箱间、楼梯间等部位,采取适当措施设置竖向拉条,拆除不必要的附属物。
9、次生灾害
火灾:这是首屈一指的地震次生灾害。烈火不仅烧毁住宅和各种建筑物,还会烧死烧伤人。在强烈地震时,尤其是现代化的大城市地区的地震,其火灾往往比地震本身还可怕。
海啸:海啸主要发生在沿海地区,是海震的主要次生灾害。
瘟疫:1556年华县地震时,瘟疫或流行性疾病曾夺去数以10万计未被地震压塌而死的灾民的性命,可见瘟疫这种次生灾害也是极为可怕的。瘟疫的产生完全是由地震压塌的人、畜、禽的尸体腐烂、细菌蔓延引起的。一场强烈地震后,要赶快清除和深埋人畜家禽的尸体,采取有效的消毒灭菌措施,防止瘟疫的滋生和蔓延。
滑坡和崩塌:这类地震的次生灾害主要发生在山区和塬区,由于地震的强烈振动,使得原已处于不稳定状态的山崖或塬坡发生崩塌或滑坡。这类次生灾害虽然是局部的,但往往是毁灭性的,使整村整户人财全被埋没。
水灾:地震如使水库的坝体开裂倒毁或使大河的堤坝决裂,都会造成水灾。
此外,地裂、泥石流、喷砂冒水、地面塌陷、有毒液体和气体的外溢泄漏、地面变形等等也都是地震的次生灾害,它们都可能致人死伤、破坏建筑物、破坏交通运输,毁坏耕地农田等。10、部分谚语
响声一报告,地震就来到。
大震声发沉,小震声发尖。
响得长,在远程;响得短,离不远。
先听响,后地动,听到响声快行动。
上下颠一颠,来回晃半天。
离得近,上下蹦;离得远,左右摆。
上下颠,在眼前;晃来晃去在天边。
房子东西摆,地震东西来;要是南北摆,它就南北来。
喷沙冒水沿条道,地下正是故河道。
冒水喷沙哪最多?涝洼碱地不用说。
豆腐一挤,出水出渣;地震一闹,喷水喷沙。
洼地重,平地轻;沙地重,土地轻。
砖包土坯墙,抗震最不强。
酥在颠劲上,倒在晃劲上。
女儿墙,房檐围,地震一来最倒霉。
地基牢一点,离河远一点;墙壁好一点,连结紧一点;房子矮一点,房顶轻一点;布局合理点,样子简单点。要想再好点,互相多学点。
地震闹,雨常到,不是霪来就是暴。
阴历十五搭初一,家里做活多注意。
井水是个宝,前兆来得早。
地下水,有前兆:不是涨,就是落;甜变苦,苦变甜;又发浑,又翻沙。见到了,要报告。为什么?闹预报。
震前动物有前兆,密切监视最重要。
骡马牛羊不进圈;老鼠成群往外逃;
鸡飞上树猪乱拱;鸭不下水狗狂叫;
冬眠老蛇早出洞;燕雀家鸽不回巢;
兔子竖耳蹦又撞;游鱼惊慌水面跳。
家家户户细观察,综合异常作预报。
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