地震的破坏与防范方案

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：在很早之前，地震就引起了人们的高度重视。衡量地震大小的“尺子”叫做震级。震级等于或大于3级、小于或等于4.5级称为有感地震。科学家们又“制作”了另一把“尺子”——地震烈度来衡量地震的破坏程度。强烈的构造地震破坏力非常大，是人类预防地震灾害的主要对象。火山地震一般较小，造成的破坏也极少，而且发生的次数很少，只占地震总数的7％左右。

（1）地震现象简介

地震是大地发生强烈而突然的震动。地震发生时，时间非常短暂，瞬间即逝。一次大地震能释放出大量能量，并且会伴随强烈的断层错动和地面变形，在很短的时间内会造成巨大的损失。在很早之前，地震就引起了人们的高度重视。我们的祖先在公元132年就创制出地震测试仪器。东汉张衡制成了世界上第一架地动仪，并且在公元138年成功预测了陇西的一次地震。

1976年河北唐山大地震，把这个百万人的城市夷为平地，死亡24万人， 16万人重伤，90％以上建筑物被毁。20世纪60年代，板块构造学说发展起来，把地球上地震的地理分布和全球板块构造联系起来。板块与地震两种机制结合起来研究，加快了对地震成因的认识，推动了地震预测的发展。

（2）地震的几个关键词

震源：地震波发源的地方。震源在理论上抽象地表现为一个点，它实际是一片区域。

震源深度：震源到地面的垂直距离。震源深度小于60千米的地震，称为浅源地震（正常深度地震），世界上大多数地震都是浅源地震，我国绝大多数地震也为浅源地震。

震源深度为60～300千米的地震称为中源地震。

震源深度大于300千米的地震称为深源地震。目前世界上记录到的最深的地震，震源深度为700多千米。同样大小的地震，震源越浅，所造成的破坏越严重。

震中：震源在地面上的垂直投影。

（3）地震震级划分

地震有强有弱，用什么来衡量地震的大小呢？科学家对衡量地震有自己的一把“尺子”。衡量地震大小的“尺子”叫做震级。震级与震源释放出来的弹性波能量有关，它可以通过地震仪器的记录计算出来，地震越强，震级越大。

我们用地震仪测定的、每次地震活动释放的能量多少来确定震级。我国目前使用的是国际上通用的里氏分级表作为震级标准，里氏分级表共分九个等级。在实际测量过程中，震级是根据地震仪对地震波的记录计算出来的。

震级通常用字母M表示，它与地震所释放的能量有关，是表征地震强弱的量度。你能想象一个6级地震释放的能量有多大吗？它相当于美国投掷在日本广岛的原子弹所具有的能量，是不是很可怕？震级每相差1.0级，能量就会相差大约32倍；每相差2.0级，能量就会相差约1000倍。换句话说，一个6级地震就相当于32个5级地震，而一个7级地震就相当于1000个5级地震。目前世界上最大的地震的震级为8.9级，你可以想象它释放的能量有多大。

按震级大小我们可以把地震划分为以下几类：震级小于3级称为弱震。如果震源不是很浅，弱震一般不会被觉察。震级等于或大于3级、小于或等于4.5级称为有感地震。有感地震人们能够察觉，但是一般不会造成破坏。震级大于4.5级、小于6级称为中强震。中强震会造成破坏，但破坏程度还与震源深度、震中距等多种因素有关。震级等于或大于6级称为强震。巨大地震震级大于等于8级。震级越小的地震，发生的次数就会越多；震级越大的地震，发生的次数就会越少。一说到地震人们就会毛骨悚然，其实地球上的有感地震很少，仅占地震总数的1％；中强震、强震就更少了，所以没必要杞人忧天。

（4）地震烈度划分

同一次地震，在不同的地方造成的破坏也会不一样；震级相同的地震，造成的破坏不一定会相同。那我们用什么来衡量地震的破坏程度呢？科学家们又“制作”了另一把“尺子”——地震烈度来衡量地震的破坏程度。

地震在地面造成的实际影响称为烈度，它表示地面运动的强度，也就是我们平常所说的破坏程度。震级、距震源的远近、地面状况和地层构造等都是影响烈度的因素。同一震级的地震，在不同的地方会表现出不同的烈度。烈度是根据人们的感觉和地震时地表产生的变动，还有对建筑物的影响来确定的。一般情况下仅就烈度和震源、震级之间的关系来说，震级越大震源越浅、烈度也就越大。

一般情况下，一次地震发生后，震中区的破坏程度最严重，烈度也最高，这个烈度叫做震中烈度。从震中向四周扩展时，地震烈度就会逐渐减小。例如，1976年河北唐山发生的7.8级大地震，震中烈度为11度；天津受唐山地震的影响，地震烈度为8度，北京市烈度为6度，再远到石家庄、太原等就只有4～5度了，地震烈度逐渐减小。

一次地震与一颗炸弹爆炸后，近处与远处破坏程度不同的道理是一样的，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。一次地震可以划分出好几个烈度不同的地区。

我国把烈度划分为12度，不同烈度的地震，其影响和破坏也不一样。下面我们来看看不同烈度的大致表现：

烈度小于3度人们感觉不到，只有仪器才能记录到；3度如果在白天喧闹时也感觉不到，如果是夜深人静时人能感觉到，4～5度吊灯会摇晃，睡觉的人会惊醒；6度时器皿会倾倒，房屋会受到轻微损坏；7～8度地面出现裂缝，房屋会受到破坏；9～10度房屋倒塌，地面会受到严重破坏；11～12度属于毁灭性的破坏。

（5）地震分类

地震一般可分为人工地震和天然地震两大类。由人类活动如开山、开矿、爆破等引起的地表晃动叫人工地震，其余便统称为天然地震。天然地震按成因主要分为以下几种类型：

构造地震：是由地壳运动引起地壳构造的突然变化，地壳岩层错动破裂而发生的地壳震动，也就是人们通常所说的地震。地球不停地运动不停地变化，从而使内部产生巨大的力，这种作用在地壳单位面积上的力，称为地应力。在地应力长期缓慢的作用下，地壳的岩层发生弯曲变形，当地应力超过岩石本身所能承受的强度时便会使岩层错动断裂，其巨大的能量突然释放，以波的形式传到地面，从而引起地震。世界上90％以上的地震属于构造地震。强烈的构造地震破坏力非常大，是人类预防地震灾害的主要对象。

火山地震：是指由于火山活动时岩浆喷发冲击或热力作用而引起的地震。火山地震一般较小，造成的破坏也极少，而且发生的次数很少，只占地震总数的7％左右。目前世界上大约有500座活火山，每年平均约有50座火山喷发。我国的火山多数分布在东北的黑龙江、吉林和西南的云南等省。黑龙江省的五大莲池、吉林省的长白山、云南省的腾冲及海南岛等地的火山在近代都喷发过。

火山和地震都是地壳运动的产物，它们之间有一定的联系。火山爆发有时会激发地震的发生，地震要是发生在火山地区，也常常会引起火山爆发。

陷落地震：一般是指因为地下水溶解了可溶性岩石，使岩石中出现空洞，空洞随着时间的推移不断扩大，或者由于地下开采矿石形成了巨大的空洞，最终造成了岩石顶部和土层崩塌陷落，从而引起地面震动。陷落地震震级都比较小，约占地震总数的3％。最大的矿区陷落地震也只有5级左右，我国就曾经发生过4级的陷落地震。陷落地震对矿井上部和下部仍会造成比较严重的破坏，并威胁到矿工的生命安全，所以不能掉以轻心，应加强防范。

（6）地球上主要地震带的分布

地球上大多数地震都发生在呈带状分布某一特定的地区，我们把这叫做地震活动带。地震的分布是有规律的，世界上的地震主要集中分布在三大地震带上，即环太平洋地震带、地中海—喜马拉雅地震带（欧亚地震带）和海岭地震带。

环太平洋地震带：是地球上最主要的地震带，世界上80％的地震都发生在这里。它像一个巨大的环，围绕着太平洋分布，沿北美洲太平洋东岸的美国阿拉斯加向南，经加拿大本土、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，我国的台湾省、琉球群岛，以及日本列岛、千岛群岛、堪察加半岛、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，环太平洋地震带地震释放的能量约占全球地震释放能量的76％。又因为该地震带多是火山群岛，因此也有人把这称为“火环”。

阿尔卑斯—喜马拉雅山地震带（欧亚地震带）：也叫做欧亚地震带。横贯亚欧大陆南部、非洲西北部地震带，它是全球第二大地震活动带。这个地震带全长2万多千米，跨欧、亚、非三大洲。

阿尔卑斯—喜马拉雅山地震带主要分布于欧亚大陆，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。这个地震带释放的能量约占全球所有地震释放能量的22％。

中国正处于环太平洋地震带与阿尔卑斯—喜马拉雅山地震带，这两个地震带都是十分活跃的地震带，同时又都位于几大板块的边缘，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育，主要地震带就有23条，这里最常发生破坏性地震和少数深源地震。

海岭地震带：也叫做大洋中脊地震带，沿着大洋中脊分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭（海底山脉），强度一般都不大。还有，贝加尔湖，东非、西欧、北美，中国东部裂谷系，有时也有强烈地震。

（7）可以引发海啸的地震

海啸一般是伴随着地震的发生而发生，但并不是所有地震都会引发海啸。地震不只发生在海洋，也发生陆地。通常情况下，只有发生在海洋中的地震才可以引发海啸。

地质学界有种说法：“有地震必有断层”。我们前面介绍的三种板块边界状态，都会产生断层，但出现的结果并不相同，应该说，只有汇聚型板块边界发生地震时，才容易产生海啸。因为分离型是平拉开，转换型是平推，不会对海水水体产生很大的提升或压迫作用。但是，这只是我们的主观分析，这些状态并不像我们想象的这么简单。重要的是，是否对海水有“升、降”作用。

据统计，全球有记载的破坏性地震海啸约发生260次，其中，约有85％的地震海啸分布在太平洋的岛孤——海沟地带，这一地区正是汇聚型板块俯冲向下的地区。但是，向下俯冲过程中，过程顺利的话，沿断层自由地缓缓滑动，也不会产生地震。

（8）地震海啸的研究

由地震而引发的海啸，其破坏力是相当惊人的。比如，1896年发生在日本三陆的近海地震伴生的海啸，形成几十米高的海浪冲上沿岸陆地，造成27122人丧生。

地震海啸不仅在震中区附近造成破坏，有时还会波及几千米以外的地区，让人防不胜防。1960年智利8.9级大地震，波及遥远的日本和美国，并造成相当大的破坏。在日本，海啸浪高20米，将一条渔船抛到岸上压塌了一栋民宅。

2004年发生在印度尼西亚海域的8.9级大地震，人们至今还记忆犹新。这次地震直接造成的死亡人数只有数千人，但这次地震引发的海啸却波及整个印度洋沿岸，造成包括印尼、印度、泰国、缅甸、斯里兰卡、马来西亚、孟加拉国、马尔代夫等国家，有超过30万人丧生。

海啸造成的巨大危害严重影响了海洋沿岸居民的正常生活，并造成越来越严重的经济损失。1883年喀拉喀托火山爆发引起的大海啸，使人们越来越深刻地认识到海啸的危害，促使人们更加重视海啸的研究。此后的理论研究内容包括四个方面：海啸的产生原理，海啸在大洋中如何传播？海啸在近岸带中如何传播？海湾内和大陆架上的海啸动力学研究。

下面我们就简单了解一下地震海啸的研究概况及结果。

19世纪初，法国数学家提出求解小振幅波的初值问题。小振幅是海啸波的特点，波面起伏不大。这项研究为海啸研究奠定了理论基础。

从20世纪50年代开始，科学家对海啸作了多方面的试验研究：

将海啸发生区域按比例缩小在大型水槽中进行物理模拟试验。

数值模拟：数值模拟也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。

电模拟。

人工海啸试验：在外海的水上或水下爆炸进行试验。

海啸的危害主要在于海啸登陆时对沿岸居民及设施的破坏。但是，如果海啸在深海传播时，由于波高和波长之比很小，周期会比较长，因此，船舶行驶在海啸波传播的海面上，对船舶不会造成破坏，船舶也难以察觉到海啸波。所以在海啸发生时，船要离港离岸，驶向外海才能有效地避开海啸的危害。

海啸的发展，受多方面因素的影响，比如，其发源地的特性和几何特征、海底变形的大小、地震的持续时间和强度等。

通常情况下，海啸发源地的海底断层呈狭长带状。海中的山脊都是引导或约束海啸波传播的地势，这种地势有利于海啸波能量显著集中从而使波高增大，所以能量辐射的方向性表现得特别明显。另外，海啸波在传播过程中如果遇到海岸边界、海岛、半岛、海角等障碍物时就会发生绕射。海啸进入湾内后，波高会急剧增大，尤其是在三角形或漏斗形的湾口处更是如此，这时在湾内的最大波高通常为海湾入口处的3～4倍。海啸波在湾口和湾内会反复反射，诱发湾内海水的固有振动，造成波高激增，这时可能会出现几十米的大波和波峰倒卷。

地震的破坏与防范方案

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