摘要:由于近期我国的几次大地震,我国建设工程对抗震性能有了更高的要求。随着我国经济建设的高速发展,如何应对地震对建筑寿命的影响和对人们生命的威胁成为一个重大课题。那究竟地震是什么,地震是怎么形成的,地震的地质作用有哪些?
关键词:内力地质作用;地震波;震级;烈度;孕震;临震;发震;余震;地震带
中***分类号:P315.72+7文献标识码:A文章编号:
引言:地球这颗运行于浩瀚星空中的行星,在长达45亿多年漫长的演化中,由于主要来自太阳的外能和自身内能的驱动,一直在不断的变化和发展。地球的物质组成、内部构造和外部形态时刻都在发生着变化。内力地质作用主要由地球旋转、重力、放射性元素蜕变、地热以及结晶相变、化学性质活泼的流体等在地球内部产生的动力。按作用的性质和方式,内力地质作用分为构造运动、地震作用、岩浆作用和变质作用等。本文主要讲述有关地震作用部分。地震是构造运动的综合表现形式之一,它是岩石圈内积聚的能量骤然释放而引发的大地震颤。按其发生的原因可分为陷落地震、火山地震和构造地震三类。其中构造地震约占地震总数的90%以上。世界上绝大多数地震,尤其是大地震都是构造运动引发的。构造地震具有活动频繁、影响范围广、破坏性大和延续时间较长等特点,是地震研究的主要对象。
一、地震的有关术语
1、震源和震中
震源是地下深处能量积聚并发动地震的地方。震中是震源在地表的垂直投影。它们都具有一定的空间范围,分别称为震源区和震中区。震中到震源的距离为震源深度;震中和震源到任一地震台(站)的距离分别称震中距和震源距离。
按震源深度可分为浅源地震(0~70km)、中源地震(70~300km)和深源地震(>300km)。据统计,大多数地震为浅源地震,约占总数的72.5%。破坏性大地震的震源深度多为10~20km,如我国通海地震、唐山地震,震源深度均在13km左右,汶川地震为18km左右。
2、地震波
地震时产生的波动称为地震波,它以弹性波的形式由震源向周围辐射传播。地震波可分为体波和面波两大类。在地球内部传播的称为体波;体波辐射到地表(或界面)时,激发出沿地面附近传播的波称为面波。
体波按传播方向与介质质点振动方向的关系分为纵波(P波)和横波(S波)。纵波的传播方向与介质质点振动方向一致,它使介质质点间发生更替的张弛和压缩。纵波的振幅小、周期短、传播速度较快,平均为5~6km/s,为横波速度的倍。横波的传播方向与介质质点振动方向垂直,它使介质质点间发生切变。横波的振幅较大、周期较长,传播速度平均为3~4km/s。
面波(L波)亦可分为两种,一种是介质质点作垂直于地面的椭圆运动,形似水的波浪;另一种是介质质点在地面附近作垂直于传播方向的运动。面波的传播速度最慢,但其振幅最大、周期最长,因此是地震引起地表破坏的主要因素。
3、震级和烈度
地震的震级和烈度是地震强度的两种表示方法。
震级是地震能量大小的量度。震源释放的能量越大,震级就越大。它是用地震仪记录的地震波测定的,一次地震只有一个震级。强烈地震释放出的弹性波能量是十分巨大的,如一次8.5级地震的能量是3.6×1024尔格,相当于100万kW的大型电厂10a发电量的总和;一枚氢弹爆炸所释放的能量为4×1022尔格,还不及一次8级地震所释放的能量。迄今,世界上记录到的最大地震是1960年5月22日发生在智利海边的8.9级地震。需指出的是,震级与能量不是简单的比例关系,而是对数关系,震级相差一级,能量约差32倍。
我国根据地震震级大小将地震分为:小地震(M
烈度是指地表及建筑物遭受地震影响和破坏的程度。
我国现在采用的是12度烈度表,概略为:
3度以下:通常人无感觉,只有地震仪能记录到;
3~5度:人有不同程度的感觉,吊灯晃动,但无破坏;
6度:器物倾倒,房屋有轻微破坏;
7~8度:房屋严重破坏,人畜大量伤亡;
9~10度:房屋大部倒塌,山崩地裂,灾害严重;
11~12度:房屋普遍倒塌,山崩地滑,河川改观,灾害更重。
地震发生后,通过对震区的宏观调查,并在地形***上标明各居民点的地震烈度,然后把烈度相同的点用圆滑曲线连起来,即为等震线***。等震线***通常呈不规则的封闭曲线,其长轴方向往往与震源断层走向一致。
二、地震地质作用
地震作用是地壳或岩石圈内地应力不断积累并超过岩石强度而断裂或使原有断裂重新活动的过程,它一般可分为孕震、临震、发震和余震四个阶段。
1、孕震阶段
这是地应力或应变能量的积累阶段,一般要历时几十年、几百年甚至更长。历时长短主要取决于震区构造运动的速度、地质构造特征和岩石强度等。
2、临震阶段
地震前在震区常会出现一些预示地震将要发生的前兆(异常),主要有:
(1)地应力及地形变异常:地应力变化异常并促使岩石弹性变形,表现为地形高低或水平位置的变化。如1966年我国邢台地震前两年,地面高程已开始发生变化。
(2)震情异常:由于震源区地壳物质成分、结构和地质构造的差异,使某些部位地应力相对集中,并率先发生一些微小错裂,释放部分应变能,形成主震前的一系列小震(前震),即为震情异常。如1975年我国海城地震的前震多且较规则。但也有前震很少甚至无前震的现象,如1964年阿拉斯加8.5级地震前,仅有一次可确定的前震;我国1976年唐山7.8级地震前则没有前震。
(3)地下水异常:由于震区的弹性变形及局部小错裂的发生,改变了地下水的赋存状态,出现水位、水质、清澈度和水化学组成(尤其是氡含量)等的变化。
此外还有波速、地磁、地电、气象和生物异常等。
3、发震阶段
地应力积聚到超过岩石强度并足以克服各种阻力时,震源断层大规模错动,使地面强烈颤动,发生主震。主震往往仅历时几分钟甚至几十秒钟,但却是应变能的主要释放阶段。强烈地震释放出的巨大能量,常使震中区地面的瞬间发生许多宏观地质现象及灾害,主要有:建筑物破坏、地表出现深浅长短不一的地裂缝及岩层发生弯曲或水平方向的错移,还常诱发山崩、滑坡和泥石流等。
4、余震阶段
主震往往不能释放全部能量,便进入余震阶段。一般初期余震震级较大且频繁,随着剩余能量的不断释放,余震震级趋小、次数减少,直到剩余能量不能使岩石继续错裂为止。
三、地震的地理分布
研究表明,地震的地理分布是有一定规律的。现代地震大多数都集中分布在四个带上,且多与新构造运动有关。
1、世界地震带分布
(1)环太平洋地震带从南美洲南端的麦哲伦海峡起沿南北美洲西岸,通过阿留申群岛,经日本、我国台湾、菲律宾到新西兰,主要是环太平洋的岛弧及海沟地带。这一带地震活动频繁强烈,浅源、中源和深源地震均有,约占地震总数的80%。
(2)地中海——印尼地震带西起葡萄牙、西班牙和北非海岸,经地中海、高加索、喜马拉雅山至印度尼西亚与环太平洋地震带汇合,亦称欧亚地震带。这一带以浅源地震为主,有少量中源和深源地震,约占全球地震总数的15%。
(3)大洋中脊地震带主要沿大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋岭脊分布。地震活动较微弱。
(4)大陆裂谷系地震带包括东非裂谷(地堑),红海、亚丁湾、死海裂谷系以及莱茵地堑等大断裂带。均为浅源地震。
2、我国地震带的分布
我国地理位置恰好处在欧亚和环太平洋地震带交汇区,是地震活动强度和频度均较高的国家之一。以构造地震为主,震中呈带状分布且与主要构造线一致。目前一般认为主要地震带如下:
(1)东南沿海及台湾地震带它属环太平洋地震带,以台湾的地震最频繁。
(2)郯城—庐江地震带北起东北地区,经沈阳、营口达渤海,南过郯城、庐江抵黄梅地区。是我国东部的强地震带。
(3)华北地区地震带西起宝鸡、向东经汾渭河谷入山西,直到燕山西部。它是沿华北地区内部破裂带发育的强地震带。
(4)南北向地震带北起贺兰山、六盘山,横越秦岭,通过甘肃文县,沿岷江向南经四川盆地西缘达滇东地区。该带地震活动频繁,为一规模巨大的强地震带。
(5)—滇西地震带它属于欧亚地震带。
此外还有河西走廊、天山南北、塔里木盆地南缘和昆仑山地震带等。
四、结束语
地震在时间上的规律性极难把握,地震的预报工作被称为是世界级的难题。地震知识的普及是十分必要的,让人们懂得地震形成的过程,对地震有正确的认识。由于其巨大的破坏性,人们必须要树立很强的防震理念。对建设工程的抗震设计也应该有严格的法律约束。
参考文献:
[1]李淑达.动力地质学原理.北京:地质出版社,1983.
[2]徐开礼等.构造地质学.北京:地质出版社,1984.
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