解密海洋微地震現象
微地震的一個明顯特點,是它常常伴隨附近海洋風暴的出現而爆發。它所包含的波動頻率,則恰好是它所伴隨的風暴激起的波浪頻率的兩倍,這就是所謂的“信頻現象”。
此外,人們還觀察到,當風暴由大陸吹向海洋時,這種微地震常能持續很久;反之,當由海洋吹向大陸時,一旦風暴登陸,它就很快減弱以至消失。人們曾做過許多猜測,有人認為這是海浪衝擊海岸的結果,也有人想用波浪起伏,施加在海底的壓力發生變化來解釋,但這些說法都不能解釋前麵說的信頻現象。
科學家發現,兩列相同頻率沿著幾乎相反方向行進的波浪相撞時,確能產生一種向水中各個方向輻射的微弱聲波。它不是通常的駐波,也不隨深度而衰減,而且它的頻率很接近波浪頻率的兩倍。
計算結果還表明,由於風暴會在廣闊的洋麵上掀起波濤,其中含有許多相反方向的波動成分。由所有這些成分相互作用,所產生的合成聲波的能量相當可觀,足以激起微地震。
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高尖石位於我國西沙群島東部的東島大環礁西緣。這個麵積不足300平方米,呈4級階梯狀的小島,實為海底火山的露頭。在岩石鑒定中發現,在火山碎屑岩中夾有珊瑚和貝殼碎屑。
神秘恐怖的地震海嘯
什麼是地震海嘯
在海底或大陸邊緣發生的地震、火山爆發、島弧地區的滑坡、沿岸地區山崩引起的海水劇烈波動,被人們稱之為地震海嘯。
地震海嘯的波長很長,短者也有幾十千米,最長的可達五六百千米,而且傳播速度快。在水深三四千米的大洋中,每小時可傳播幾十千米,有時甚至達數百千米。
另外,地震海嘯在大洋中傳播時,一般波高在1米至2米,加之波長很長,所以不易被人察覺。但當它傳至淺海地帶或近岸時,波浪疊加,波峰隆起,有的高達20米左右,最高者可達40米。
此時,由於波浪能量不斷集中,其巨大的破壞力是難以想象的。從實測得知,地震海嘯對被衝擊的海岸,每平方米的波壓可達20噸至30噸。美國比斯開灣的一次大海嘯,拍岸浪波壓竟達每平方米90噸。
爆發方式
每當地震發生時,海底地殼的急劇升降,就會迫使有幾千米深的海水水柱發生運動。同時在海水上層形成巨大而迅猛的波浪。當波浪湧進淺水海域時,浪頭會驟然增高,放慢速度。似海中巨人立起身來,並像一扇牆似的傾倒在岸上。
隨即,海嘯波又夾帶著它所吞噬的一切退卻下去,然後再返回來。就這樣一進一退,數次往返,猶如摧枯拉朽,一切障礙物都會被蕩滌一空。
主要特征
海嘯的特征之一是速度快,地震發生的地方海水越深,海嘯速度越快。日本產業技術綜合研究所活斷層研究中心負責人佐竹健治說:“海水越深,因海底變動湧動的水量越多,因而形成海嘯之後在海麵移動的速度也越快。”
“如果發生地震的地方水深為5000米,海嘯就和噴氣機速度差不多,每小時可達800千米。移動到水深10米的地方,時速放慢,變為40千米。由於前浪減速,後浪推過來發生重疊,因此海嘯到岸邊波浪升高。如果沿岸海底地形呈V字形,海嘯掀起的海浪會更高。”
在遙遠的海麵移動時不為人注意,以迅猛的速度接近陸地,達到海岸時突然形成巨大的水牆,這就是海嘯。人們發現它時,再逃為時已晚。因此,有關專家告誡人們,一旦發生地震要馬上離開海岸,到高處安全的地方。
造成危害
海嘯由地震引起海底隆起和下陷所致。海底突然變形,致使從海底到海麵的海水整體發生大的湧動,形成海嘯襲擊沿岸地區。由於海嘯是海水整體移動,因而和通常的大浪相比破壞力要大得多。受台風和低氣壓的影響,海麵會掀起巨浪,雖然有時高達數米,但浪幅有限,由數米至數百米,因此衝擊岸邊的海水量也有限。而海嘯就不同了,雖然海嘯在遙遠的海麵隻有數厘米至數米高,但由於海麵隆起的範圍大,有時海嘯的寬幅達數百千米。這種巨大的“水塊”產生的破壞力,嚴重危害岸上的建築物和人的生命。據日本秋田大學副教授鬆富英夫調查,印度洋大海嘯在泰國沿岸,把一艘50噸重的船從海邊推到岸上1200米遠的地方。從有關數據來看,海嘯高達2米,木製房屋會瞬間遭到破壞。海嘯高達20米以上,鋼筋水泥建築物也難以招架。
可怕的海上水牆
1896年6月15日的傍晚,微風習習,天氣晴好。日本本州島三陸的沿海村鎮,人們正聚集在廣場上,載歌載舞地歡慶當地的一個節日。突然,大地發出“隆隆”的響聲,劇烈地顫動起來,仿佛有一列裝甲車從他們身旁經過。人們知道,這是遠處什麼地方發生了地震,並波及此處,但由於震動不太強烈,因而沒有引起人們的足夠注意,大家照舊唱歌跳舞。
不料20分鍾後,奇怪的現象發生了。隻見海水迅速退下去,許多從未露過麵的海底礁石露了出來。緊接著,海裏“轟轟”響了起來,由遠及近,好似千軍萬馬奔騰而至。海麵上突然出現一道有30米高的水牆,呼嘯著朝岸上的人們衝來。人們一個個目瞪口呆,麵麵相覷,不知所措。
“快跑啊,水牆壓上來啦!”不知誰大喊一聲,人們這才如夢初醒,驚慌地掉轉頭拚命奔跑起來。可是,人的兩腿怎能跑得過這道水牆,頃刻,高高的水牆就以泰山壓頂之勢壓了過來,很快就吞噬了岸上的一切。
次日,出海的漁民們返航回村,一路上看到海麵上不斷地漂浮著屍體、家具和衣物。他們心裏犯嘀咕,預感到事情不好。後來,果然有人認出了自己的親人,不禁大放悲聲。
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海嘯在海洋的傳播速度大約為每小時500米至1000千米,而相鄰兩個浪頭的距離可能遠達500米至650千米,它的這種波浪運動所卷起的海濤,波高可達數十米,並形成極具危害性的“水牆”。
源於海洋的諸多災害
風暴潮
風暴潮是由台風、溫帶氣旋、冷鋒的強風作用和氣壓驟變等強烈的天氣係統引起的海麵異常升降現象,又稱風暴增水或氣象海嘯。
風暴潮是一種重力長波,周期從數小時至數天不等,介於地震海嘯和低頻的海洋潮汐之間,振幅一般數米,最大可達兩三千米。它是沿海地區的一種自然災害,它與相伴的狂風巨浪可釀成更大災害。通常把風暴潮分為:溫帶氣旋引起的溫帶風暴潮和熱帶風暴引起的熱帶風暴潮兩類。
海冰
海冰指海洋上一切的冰,包括鹹水冰、河冰和冰山等。在冰情嚴重的區域或異常嚴寒的冬季,往往出現嚴重的冰封現象,使沿海港口和航道封凍,給沿海經濟及人民生命財產安全造成危害。大陸冰川滑入海中後斷裂而成的巨大冰塊中,露出海麵的高度在5米以上者稱為冰山。1912年4月14日午夜,“泰坦尼克號”郵輪就是在北大西洋首航中撞上這種冰山而沉沒的。
赤潮
赤潮是指海洋浮遊生物在一定條件下暴發性繁殖,引起海水變色的現象,它也是一種海洋汙染現象。赤潮大多數發生在內海、河口、港灣或有升流的水域,尤其是暖流內灣水域。
赤潮的顏色是由形成赤潮的優勢和浮遊生物種類的色素決定的。如夜光藻形成的赤潮呈紅色,而綠色鞭毛藻大量繁殖時卻呈綠色,矽藻往往呈褐色。赤潮實際上是各種色潮的統稱。赤潮可殺死海洋動物,危害甚大。
海嘯
海嘯是由水下地震、火山爆發或水下塌陷和滑坡所激起的巨浪。破壞性地震海嘯發生的條件是:在地震構造運動中出現垂直運動;震源深度小於20千米至50千米;震級要大於6.5級,而沒有海底變形的地震衝擊或海底彈性震動,可引起較弱的海嘯。水下核爆炸也能產生人造海嘯。海嘯對沿海地區的人、畜、樹木、房屋建築、港灣都會造成極大危害。
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海洋災害主要有風暴潮、災害海浪、海冰、赤潮和海嘯五種。它們主要威脅海上及海岸帶,有些還危及自岸向內陸廣大縱深地區的城鄉經濟及人民生命財產的安全。
海底最深的地方
海溝
我們形容很深的地方,常用萬丈深淵或是海底深淵之類的詞。深淵似乎成了地球上的無底洞。然而,地質學家在研究海洋地質的時候,把洋底那些狹長的凹陷處,叫海溝或海淵。
實際上,用海底深淵來描述洋底的這種奇異構造是再準確不過的。海溝是海底最壯觀的地貌之一。它是大洋底部兩壁陡峭比相鄰海底深2000米以上的狹長凹陷。海溝大都分布在大洋邊緣,而且大多數與大陸邊緣平行。
對於海溝的定義,目前,海洋學界仍有不同的說法。有的科學家認為,凡是水深超過6000米的長形窪地,都叫海溝。有的科學家則認為,海溝的真正含義,應該是指那些與火山弧相伴生的邊緣海溝。
一般說來,海溝的形狀多呈弧形或直線,長500米至4500千米,寬40千米至120千米,水深多為6000米至11000米。海溝有不對稱的V形橫剖麵,溝坡上部較緩,而下部則較陡,平均坡度為5度至7度。偶然也會有45度那麼大的坡度。比如太平洋中的湯如海溝。在海溝的斜坡上,有峽穀、台階、堤壩和窪地等小地形。
最深的海底分布
世界海洋的平均深度不到4000米,而全球19條海溝的水深卻都在7000米以上,是名副其實的海底深淵。
其實海底最深的地方,並不像某些人所想象的是在大洋的中央。恰恰相反,19條海溝幾乎都處在大洋的邊緣。而且,絕大多數海溝環繞在太平洋的周圍地帶。海溝或者與大洋邊緣的群島配對,或者與大陸邊緣的海岸山脈相伴。海底地殼在海溝底並不是直著身子被拖進地球的內部,而是傾斜地插入旁邊的群島或大陸底下。
海溝為什麼這樣深
現在我們可以明白,海溝之所以這樣深,就是因為海底向下彎曲,沉潛到相鄰大陸或群島之下的緣故。這情景很像水麵上的冰塊,一個冰塊斜插到另一冰塊之下,兩個冰塊相互重疊起來。在海溝附近,大陸地塊騎跨在海底地塊之上,陸塊向上仰衝,被高高地抬起來;海底則向下俯衝,深深地下陷。
相關事件
1923年9月某日中午,鄰近日本海溝的東京、橫濱一帶,大地突然顫抖起來,在幾秒鍾以內房屋紛紛倒塌。當時多數人家正在做午餐,火爐翻倒,許多地方騰起了熊熊大火。歇斯底裏的人群爭先恐後,一片混亂。在這場著名的關東大地震以及由它導致的大火中,傷亡人數達24萬。
現在,地質學家們已知道,太平洋周緣火山、地震的肇事者,就是海底地殼沿著海溝的俯衝作用。在海底地殼和大陸地殼相互衝撞的海溝鄰近地帶,有史以來地震災害大約奪走了幾百萬人的生命。