微专题：地震

地震的原理及成因

我们生活的地球分为三个圈层，即中心层是地核，中间是地幔，外层是地壳。

地壳岩层受力后快速破裂错动引起地表振动或破坏就叫地震。

地球的圈层结构

地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因。

板块碰撞挤压形成地震

世界上90％的地震均为构造地震，顾名思义，为地质构造（通常为断层）发生变化造成的地震。这种地震持续时间长，释放能量大，且一定程度上具有重复性。

构造地震大多发生在板块边界，下图为1990-2009年全球5级以上地震分布图，可以看出大部分的地震都分布在各个板块的交界处。

1990-2009年全球5级以上地震分布图

由于地球在无休止地自转和公转，其内部物质也在不停地进行分异，所以，围绕在地球表面的地壳，或者说岩石圈也在不断地生成、演变和运动，这便促成了全球性地壳构造运动。

除了构造地震，还有由于火山喷发引起的火山地震（如2005年长白山天池火山区的火山构造地震群），固岩层(特别是石灰岩)塌陷引起的地震叫塌陷地震，由于人类活动造成地壳局部失稳引起的诱发地震（如1962年广东新丰江水库6.1级地震）。

长白山天池

广东新丰江水库附近发生有感地震

地震的震级和描述参数

描述一场地震，通常我们会用到以下参数：

① 震源(focus)：发生地震的地方。

② 震源深度(depth of focus)：震源距震中的距离，通常用h表示。

③ 震中距(distant of epicentre)：地面上一点到震中的直线距离称为震中距，通常用Δ表示。

④ 震级(magnitude)：地震的强度，即地震释放出来的弹性波能量大小，通常用M表示。

那么，地震的震级越大造成的伤害越大吗？

谈到地震的震级，人们普遍的反应都震级越大所造成的伤害越大，宏观上来说没问题的。因为震级越大，此次地震所释放的能量越大，所造成的伤害理论上确实越大。

但是我们的常识也告诉我们，对于同一个地震来说，离震源越远（震中距Δ越大），地震所造成的伤害越小。这也非常好理解，地震波在地表下传播时会出现能量的损耗，于是远处受损较小。

同样的道理，对于同一个震源来说，地震越深，同样的震级造成的伤害一般来说越小。

于是，震级、震源深度h、震中距Δ均会影响到地震所造成的伤害，我们需要另一个值来简单直白的给出人们直观的感受，于是地震烈度应运而生。地震烈度是指：按一定的宏观标准，表示地震时地面受到的影响或破坏程度的一种量度。烈度越大，地表所受到的伤害越大。

汶川8.0级地震烈度分布图

地震释放的能量特别巨大，汶川大地震相当于5600颗原子弹爆炸。

能量的大小一般使用里氏震级来衡量，是美国地震学家里克特在1935年研究加利福尼亚地震时提出的。

目前世界已知的最大地震发生在1960年5月22日的智利，里氏8.9级。

里氏震级计算公式

地震的震级是对数坐标，每一级对应的地震能量相差 32 倍。比如 9 级地震的能量是 8 级地震的 32 倍，是 7 级地震的整整 1000 倍。即使是震级只大了 0.1，能量也相差了 1.41 倍，几乎多了一半，完全不是大多数人想的那样只差了一点点。

高震级地震的规模远远超乎大多数人的想象，有的大地震甚至会波及全球。1960 年智利 9.4 级大地震发生 22 个小时之后，地震引发的海啸跨越整个太平洋到达日本，在日本还造成了接近 200 人的死亡。这也是一个典型的力的传递需要时间的例子，地震作用从震源智利传递到大洋彼岸的日本用了整整 22 个小时。

纪实摄影2011年日本大地震

世界三大地震带和中国地震带

世界上的大部分地震发生在板块与板块之间碰撞摩擦的地方，三大地震带分别是：

环太平洋地震带，世界75%的地震发生在此，包括日本、中国台湾、印尼、美国加州等地区。

地中海到喜马拉雅之间的欧亚地震带（15%），包括中国西南、巴基斯坦、印度、尼泊尔，伊朗、土耳其、意大利等地区。

海岭地震带（5%）在大洋中脊的附近。

世界地震带

虽然不是地震最多的国家，但中国是世界上地震灾害最严重的国家。

除浙江、贵州两省外，其他各省区都发生过6级以上强震。

中国有两条地震带：

华北地震带，从西安附近开始，北上山西，过河北，直到渤海。

南北地震带，北起内蒙古西部，经宁夏、甘肃，沿着岷江上游南下，直到云南西部。

中国的地震活动主要分布在5个地区，这5个地区是：台湾省及其附近海域;西南地区，包括西藏、四川中西部和云南中西部;西部地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏以及新疆天山南北麓;华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山—燕山一带、山东中部和渤海湾;东南沿海地区，广东、福建等地。

正如本次“9·16”四川泸县6.0级地震，震源深度10千米，震中位于北纬29.20度，东经105.34度。本次地震周边5公里内的村庄有大桥村、太和场、陈嘴、茂盛村、朱坝村、天台村、李子村、沙田，20公里内的乡镇有福集镇、方洞镇、嘉明镇、牛滩镇、青龙镇、喻寺镇、双加镇、天兴镇、得胜镇、金龙镇。震中离最近的福集镇3公里，离泸县县城7公里，距隆昌市16公里，距富顺县36公里，距泸州市38公里，距成都市196公里，距重庆市124公里。

中国地震带

地震可以预测吗？

在探讨这个问题之前，我们先来回忆一下地震波的相关知识。

地震波发生机制图

地震发生时，通常会产生横波（S波）和纵波（P波）两种地震波。

纵波速度快，最先杀到，大地上下运动。

汶川地震200秒之后，纵波到达1530千米之外的北京。

横波晚一步，但是会携带地震产生的大部分能量，大地会水平剧烈晃动。

地震学家会通过横波和纵波发生的时间间隔判断大地震的震中距离。

当你甩一根绳子的时候，出现的波就是横波，

波前进的方向与质点震动的方向垂直

当你挤按一根弹簧时，出现的波就是纵波，

波前进的方向和指点震动的方向平行

相对于气象灾害成熟预警，地震预报工作非常令人沮丧，至今都是世界难题。

人类科学上天容易下地难，世界上破坏性最大的地震震源深度10-20千米，而世界上最深的钻孔只能打到12千米。

而且，规模宏大的地下岩体运动很难在实验室或者野外模拟，同一地区两次地震的时间间隔近百年，结果很难验证。

地震波几乎是我们现在可以研究地下结构的最有效手段，通过研究地下结构，虽然不能获得短期内的地震预测，但是可以得到大时间尺度上的大体预测。当技术越来越发达，研究地下的手段越来越多，相信在未来的某一天，人类说不定真的可以对地震进行准确预测。