地震形成原因有哪些以及该灾后营救 (1)

北京时间3月11日13点46分左右，日本东北地区宫城县北部发生里氏8.9级特大地震，东京有强烈震感，而且由于地震引发了海啸。

当地电视画面显示，日本岩手港漂浮着数十辆汽车，距离震中最近的日本宫本县已宣布出现“严重伤亡”。

据路透社消息称，日本首都东京震感强烈，已有数人在地震中受伤。

地震是自然界最可怕的现象之一。

我们通常觉得脚下的地面“坚如磐石”，而且绝对稳定。

但地震，特别是大地震会在顷刻间粉碎这种想法。

就在不久以前，科学家们对于地震的成因还只是一些没有确实根据的猜测。

时至今日，尽管有关地震的谜团还没有全部解开，但科学家们对地震已经有了更清楚的了解。

1989年发生在旧金山地区的7.1级地震，毁坏了加利福尼亚州奥克兰市880号州际公路的一个路段。

上个世纪，地震研究取得了巨大进展：科学家们找到了引发地震的力，并研究出可以确定震级和震源的技术。

下一项挑战就是寻找可以预测地震的方法，以免地震将人类打个措手不及。

在本文中，我们将了解引发地震的起因，并探索为何地震会给我们带来如此严重的灾难性后果。

地震地震是一种可以在地壳中传播的震动。

从技术角度讲，街道上隆隆而过的重型卡车就引发了一场迷你型地震。

你可以在卡车经过时感到房子的震动，但我们倾向于认为地震是影响大片区域（如整个城市）的事件。

引发地震的原因有很多：•火山爆发•流星碰撞•地下爆炸（如，地下核试验）•坍塌的建筑（如矿井坍塌）但大多数自然发生的地震是地球板块运动引起的，我们将在下一部分中进行说明。

我们只能偶尔通过新闻听到一些有关地震的消息，实际上地球上每天都会发生地震。

根据美国地质调查局（USGS）的统计，每年大约会有3百多万次地震。

那算起来相当于每天发生8千次，或每11秒一次地震！在1994年加利福尼亚北岭地震中造成的住宅损失。

在这3百万次地震中，多数都是极为微小的地震。

根据概率，许多较强的地震发生在无人居住的地带，人们根本感觉不到。

只有那些发生在人口高度密集地带的大地震才会引起我们的注意。

多年来，地震已经导致了大量的财产损失，并夺去了很多人的生命。

仅上一世纪，所发生的地震灾难就超过了150多万次。

通常，并不是地震本身夺走人的生命，而是地震引起的人造建筑的毁坏以及随之而来的其他自然灾害（比如海啸、雪崩以及塌方）造成人员伤亡。

1964年阿拉斯加州威廉王子海湾发生9.2级地震，毁坏许多居民住宅。

滑动的地球板块随着板块构造学说的发展，地震学——研究地震的学科——终于在二十世纪中期出现了最大的科学突破。

科学家们使用板块构造论的观点解释地球上的大量奇特现象，比如大陆随时间推移所发生的明显运动，某些地域的火山活动以及海底存在的巨大海岭。

基本原理是这样的，地球的外层地壳是由众多板块构成的，这些板块可以在润滑的地幔层上滑动。

在这些由土壤和岩石组成的巨大板块的边界，可以发生三种不同情况：•板块可以分离——如果两个板块相互分离，滚烫熔化的岩石将从岩石圈下方的地幔层流出。

岩浆从表面（多数是在海底）涌出，这称为熔岩。

当熔岩冷却后，会变硬形成一种新的地壳层材料，填满缝隙。

这称为分离板块边界。

•板块可以相互推动——如果两个板块相向移动，通常一个板块会移到另一个底部。

处于下方的板块会沉降到更低的地幔层，该板块会在地幔层熔化。

在两个板块相交的一些边界，如果两个板块都不处在可以移动到另一板块下方的位置，那么它们会相互挤压从而形成山脉。

相互挤压的板块之间的边界称为聚合板块边界。

•板块相互滑动——在其他边界中，板块仅仅是朝不同方向滑动，比如一个板块向北移动，而另一板块向南移动。

当板块不能在这些转换边界处直接进行相互滑动时，它们将被紧紧挤压到一起。

在边界处会形成很大张力。

在这些板块相交的地方，你会发现许多断层，即两块岩石向相反的方向移动时在地壳中形成的裂缝。

沿断层带发生的地震比地球上任何其他地方发生的地震要多得多。

断层在1976年危地马拉的埃尔普罗格雷素地震中，由于横向平移断层移动而弯曲的一行行庄稼。

产生断层的最初震动，以及沿已经形成的断层产生的突如其来的剧烈变动称为主要震源。

多数地震发生在板块边界，因为这是板块运动张力最强的部分。

地震会形成断层带，即相互交织的断层组。

在断层带，由一个断层释放的动能可以增大周边断层的压力（潜在能量），导致发生其他地震。

这就是短时间内一个区域可能发生多次地震的原因之一。

根据断层面（即岩石的裂缝和两块岩石运动过程中产生的裂缝）位置的不同特征，科学家将断层分为四种类型：•在正断层中（查看下面的动画），断层面几乎是垂直的。

上盘（位于平面上方的岩石块）推动下盘（位于平面下方的岩石块），使之向下移动。

反过来，下盘推动上盘使之向上移动。

由于分离板块边界的拉力，地壳被分成两半，从而产生断层。

•逆断层中的断层面也几乎垂直，但上盘向上移动，而下盘向下移动。

这种类型的断层是由于板块挤压形成的。

•冲断层与逆断层的移动方式相同，但断层带几乎是水平的。

在这类同样是由挤压形成的断层中，上盘的岩石实际被向上推移至下盘的顶部。

这是在聚合板块边界中产生的断层类型。

•在平移断层中，岩石块沿相反的水平方向移动。

正如转换板块边界中所述，地壳块相互滑动时形成这些断层。

在所有类型的断层中，不同的岩石块紧密地相互挤压，在移动过程中形成很大摩擦力。

如果这种摩擦足够大，这两块岩石将咬合，因为摩擦力使它们无法相互滑动。

在这种情况下，来自板块的力量继续推动岩石，从而增大施加在断层上的压力。

如果这种压力大到可以克服摩擦力，岩石块将突然向前运动。

换句话说，当构造作用力推动“咬合”岩石块移动时，积聚了潜在的能量。

在这些板块最终移动时，这些积聚起来的能量变成了动能。

一些断层的变动在地球表面形成了明显变化，但也有一些岩石的变动发生在地表以下的岩石中，因此无法形成地表断裂。

1976年危地马拉地震形成的变形火车轨道地震也常常发生在板块中央。

事实上，美国有记载的一系列强力地震就发生在北美大陆板块的中央。

1811年和1812年这些地震袭击了几个州，其震源位于密苏里州。

在二十世纪七十年代，科学家发现了该地震的可能来源：一条深藏于多层岩石层下面的断层带，它已经存在了6亿年之久。

震波当地壳中发生突然断裂或变动时，能量会以地震波的形式进行传播，就好像在被搅动的水体中，能量以水波的形式逐渐扩散。

在每次地震中，都存在几种不同类型的地震波。

1964年阿拉斯加地震中，由震动造成的建筑物损坏体波在地下传播，而地面波则在地表传播。

因为地面波（有时称为长波或简单称为L 波）会导致最激烈的震动，所以是造成大多数地震灾害的原因。

地面波源于传播到地面的体波。

主要有两种类型的体波。

•纵波，也称为P波或压缩波，速度大约为每秒钟1.6至8公里，具体取决于它们通过的物质。

这个速度大于其他波的速度，因此P波最先到达表面位置。

它们可以穿过固体、液体和气体，所以能完全穿透地球的球体。

当纵波穿过岩石时，会来回移动细小的岩石颗粒，将它们分开随即再推回到一起，方向与波行进的方向一致。

这些波到达地表时，通常会引发巨响。

•横波，也称为S波或剪切波，它们的到达时间要比纵波略迟。

当这些波移动时，会向外推动岩石颗粒，推动的方向垂直于波的前进方向。

这就造成了地震的第一阶段摇动。

与纵波不同，横波不是直接穿过地球。

它们只能穿透固体物质，因此会在地核中的液体层停止。

两种体波都能沿着地球传播，并能从地震点在地球背面的对应点上检测到。

在任何时刻，都有若干条非常微弱的地震波在地球中移动。

地面波类似于水波，会在地球表面上下移动。

这种波动通常会导致最严重的破坏，因为波的运动会毁坏人造建筑的低级。

地面波是所有波中移动速度最慢的，所以最剧烈的振荡通常是在地震快结束时到来。

查明震源1906年发生的旧金山地震中，一堵在平移断层上的围墙。

在上一部分中，我们了解到有三种不同类型的地震波，这些波以不同的速度行进。

纵波和横波根据所穿过物质的成份不同，精确速度也随之变化，但这两种波之间的速度比在任何地震中都保持相对恒定。

纵波通常比横波快1.7倍。

利用这个速度比，科学家们可以计算地球表面上任意点和震源（即生成震动的断裂点）之间的距离。

他们使用指示不同波的地震仪来实现这一目的。

若要查明地震仪和震源之间的距离，科学家们还需要知道震动到达的时间。

有了这些信息，他们只要记录两种波到达的时间差，然后核对一个特殊表格，就可以根据延时长短，推算出震波经过的距离。

如果你从三个或者更多个点来收集延时信息，那么就可以通过三边测量法计算出震源位置。

基本上，只要在每台地震仪所在位置周围画一个虚构的球，以测量点为球心，以测量点到震源的测量距离（我们称之为X）为半径。

圆的表面包括距离地震仪X公里的所有点。

那么，震源一定是在该球上的某个位置。

如果根据两个不同的地震仪画出两个球，你就会在它们的相交处得到一个二维圆周。

由于震源必须沿着两个球的表面，因此所有可能的震源点都位于这两个球相交而形成的圆上。

第三个球只与此圆相交两次，指出两个可能的震源点。

因为每个球的圆心都在地表，所以其中一个点将位于空中，剩下的那个点就是震源位置。

评估震级和烈度每次新闻中播报大地震消息，你可能都会听说里氏震级指数。

你可能还听说过麦加利震级指数，虽然人们不常说起此种震级。

这两种震级评估从两种角度说明了地震的力量。

在委内瑞拉加拉加斯发生的里氏6.6级地震所造成的破坏。

1967年发生的地震，导致240人丧生，并造成5千万美元的财产损失。

里氏震级用来评估地震的震级，即地震所释放出能量的大小。

震级是通过地震仪搜集到的信息计算出来的。

里氏震级为对数，即以整数的十倍增加。

在这种情况下，增加的是波幅。

也就是说，6级地震中的波幅比5级地震中的波幅大10倍，而9级地震的波幅比7级地震的波幅增加了100倍。

所释放能量在这两个数值间增加了31.7倍。

当前使用里氏震级记录的最大一次地震是9.5级，不过在地球的历史上肯定还有更强烈的地震。

大多数有记录的地震都低于里氏3级。

这些人类通常感觉不到的震动，称为微震。

一般说来，里氏4级以下的地震都不会造成太大破坏。

大地震主要是指7级或7级以上的地震。

1964年在阿拉斯加州安克雷奇市发生的威廉王子海湾地震，对一所学校造成的破坏。

在这场记录为里氏9.2级的地震中，有131人丧生，并造成5.38亿美元的财产损失。

里氏评估只是为你提供了地震所造成实际影响的大致概念。

正如我们所见，地震的破坏力根据某一区域的地表成份，以及人造建筑的设计和位置不同而有所变化。

破坏的程度按照麦加利震级进行评估。

麦加利评估是以罗马数字给出，很大程度上建立在主观诠释的基础上。

一场仅有部分人能感觉到震动，并且没有严重财产损失的低强度地震，被评估为II级。

只有导致建筑摧毁、地面断裂，或引发其它自然灾难（如塌方或海啸）的地震，才应用最高的XII级。

1964年日本新泻市发生的7.4级地震所带来的破坏。