正文 第3章 天塌地陷的地震(2)(1 / 3)

為基礎來解釋地震成因。“彈性回跳假說”是美國地震學家裏德於1910年提出的。其背景是1906年美國的舊金山大地震。觀點是:地球深部由於應力的積累使地震活動區岩石產生彈性變形,當變形漸漸加大,內部不斷積累的能量超過岩石強度時,岩層破裂,原來形變中蘊涵的彈性能量釋放出來,從而形成地震。

這一理論基於岩石的彈性變形機製,即加力時岩石產生體積和形狀變化,當力移走時其將彈回到它們的原狀。

地球上絕大多數地震都是由地殼內部構造變動引起的,稱作構造地震。此外,還有少數地震是由火山爆發、溶洞塌陷等原因而發生的。對於淺源的構造地震,斷層說是至今唯一比較合理的解釋。

“岩漿衝擊說”和“相變成因說”

“岩漿衝擊說”認為,有許多地震是由於地下岩石導熱不均,部分熔融體積膨脹,相互衝擊,產生巨大的熱應力而產生的。對於火山地震,這一假說易於理解;但對於一般構造地震,岩漿活動的跡象就不明顯了。

“相變成因說”認為,地下物質在一定臨界溫度和壓力下,會產生相變,在相變中發生密度變化,從而引起物質體積的突然改變,引起地震。

地震波的類型特征

地震波就是由地震震源向四處傳播的振動。地震波能帶來很多地球內部的信息,研究地震波所帶來的信息,科學家了解了地球內部的結構和物質組成,所以,地震學家迦裏津說:“可以把一次地震比為一盞燈,它點燃的時間很短,卻為我們照亮了地球的內部,使我們了解到在地球內部發生了些什麼……”

地震波是一種機械運動的傳播,產生於地球介質的彈性。它的性質和聲波很相近,因此也叫做地聲波,不過普通的聲波是在氣體中傳播的,而地震波是在地球介質中傳播的,所以要複雜得多。

地震是以波的形式從震源向四周傳播的,這種由地震而產生的波叫做地震波。地震波是一種彈性波。根據其傳播特點,地震波可分為兩種:體波和麵波。

體波又可為分縱波(P波)和橫波(S波)。

縱波和橫波地震波到達之處,介質就產生了形變。由力學定律知道,任何小的形變都可以分解為兩部分:一部分表示脹縮,即變體積而不變形狀;另一部分表示畸變,即變形狀而不變體積。形變傳播時,兩部分的傳播速度不同。

在震源附近,兩部分還未分開,所以波經過處的形變是複雜的。在較遠的地方,波陣麵就分成兩個。脹縮波傳播較快,波陣麵上的質點位移和傳播方向一致,所以叫做縱波,一般用字母P表示。較慢的叫畸變波,質點位移和傳播方向垂直,所以叫做橫波,一般用字母S表示。地震波主要包含縱波和橫波。由於振動方向與傳播方向一致,來自地下的縱波引起地麵上下顛簸振動。橫波振動方向與傳播方向垂直,所以來自地下的橫波能引起地麵的水平晃動。

在介質中任一點的縱波速度恒大於同一點的橫波速度。所以地震時,縱波總是先到達地表,而橫波總落後一步。這樣,發生較大的近震時,一般人們先感到上下顛簸,過數秒到十幾秒後才感到有很強的水平晃動。在地球內部,岩石的彈性和密度都是隨深度而增加的,不過彈性增加得更快些,所以地震波的速度一般是隨深度而增加的,隻有在個別地區或個別深度情況下除外。

體波在地球內部,有縱波(P波)和橫波(S波)兩種形式存在,它們可以在三維空間中向任何方向傳播,所以叫做體波。但地球是有邊界的,在地麵附近,還可能有另一種波動存在,它們隻能沿地表附近傳播,在垂直於地麵的方向並不傳播,這種波叫做麵波。麵波有多種,最重要的叫做瑞利波和洛夫波。

瑞利波存在於地球表麵之下,是1885年英國物理學家瑞利首先發現的。這種波的振幅在地麵最大,隨著深度的增加而呈指數縮減。它傳播速度比橫波速度略小一些。當波向前傳播時,介質質點的運動軌跡是向後倒轉的橢圓。這樣的運動不是單純的脹縮或畸變。瑞利波不是單純的P或S,而是兩種成分都有。洛夫波是1911年英國力學家洛夫首先提出的。洛夫波是橫波,其質點運動與分界麵平行,質點運動方向與波傳播的方向垂直,因此,質點在地麵上呈蛇形運動形式。以上兩種麵波的速度都比體波小,一般來說,麵波的傳播速度為橫波波速的0.9倍。但在地震記錄上,麵波的振幅一般比體波大,原因之一是:體波是在三維中傳播,而麵波則是二維的,所以體波位移隨距離的遞減率要比麵波快。在離開震源一定距離後,地震記錄上的麵波就比較顯著了。不過地震的麵波成分和它的激發條件極有關係。大地震的麵波總是很顯著的,但小地震的麵波有時並不發育。

地震波的能量消失除了由於介質的吸收外,還由於波的散射。若介質存在不均勻性,地震波通過時將發生不規則的反射和折射,向不同的方向傳播並彼此幹涉,最後化成熱能而消失或成為某種震動背景。

地震的序列和深淺

地震的序列

一次中強級別以上的地震前後,在震源區和它附近,會有一係列地震相繼發生,這些成因上有聯係的地震就稱為一個地震序列。一個地震序列包括前震、主震和餘震三部分。