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科学认识地震(上)

 红瓦屋图书馆 2012-11-09
  汶川地震造成了巨大的灾害,只有科学认识地震,才能在今后减少灾害造成的损失。我们请来了谢礼立院士和张景发研究员,他们将从地震的形成、地震怎样造成灾害、地震预报和地震来临时应对方法四方面让大家更科学地认识地震。讲坛将分两次刊登。

  一、颤动的地球

  我们生活的地球,就像我

们人的脉搏,从它形成那一刻起,就从来没有停止过颤动,地球在漫长的构造运动中逐渐演化成目前深不见底的海沟,高耸入云的山峰。地球表面的隆起和沉陷造成瞬间快速的颤动就是地震。“地震是照亮地球内部的一盏明灯”。人类关于地球内部的知识主要来自对地震波以及由大地震所激发的周期地球自由振荡的解读和破译。通过研究地震,可以探明地球的内部构造,了解地球运动的规律,从而造福人类。我们要消除对地震的恐惧,学会与地震共生存。

  根据震动性质不同,地震可以分为天然地震、人工地震、脉动三类。天然地震指自然界发生的地震现象;人工地震指爆破、核试验等人为因素引起的地震现象;脉动则是由于大气、海浪等原因引起的地球表面的经常性的微动。构成地震灾害的主要是天然地震。

  按地震成因又可将天然地震划分为构造地震、火山地震、塌陷地震等。由于地球内部构造运动引起的地下深处岩层错动、破裂所造成的地震是构造地震。全球所发生的90%以上的地震属于这类地震,破坏力也最大。构造地震最普遍的是由断层活动引起的。我国西部地区是构造活动最强烈的地区。造成这种现象的根本原因,一是印度板块与欧亚板块碰撞,二是中国东部向西部的推挤。这种碰撞还在继续,印度板块正以5厘米/年的速度向北北东方向运动,使我国西部广大地区遭受强烈的构造变形。横断山脉、喜马拉雅和帕米尔高原已成为“地中海─喜马拉雅地震带”的一部分。我国西部是大陆地震最活跃、最强烈和最集中的地区。

  断层活动最强烈的地质构造带就是地震活动带。世界上绝大多数强震震中基本上分布在活动断裂带内。全球两个大地震带:环太平洋地震带和地中海─喜马拉雅地震带两者释放的地震能量占全球地震总能量的95%,是地壳运动最强烈的地震带,也是活动板块边界的大断裂带。我国的几个地震带,如郯城―庐江地震带、汾渭地震带、东南沿海地震带、北天山地震带等,就是活动断裂带。绝大多数强震震中分布于活断层带内。

  中国位于世界两大地震带―环太平洋地震带与欧亚地震带之间,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,地震断裂带十分密集。本世纪以来,中国共发生6级以上地震近800次,地震分布在除贵州、浙江两省和香港特别行政区外的地区。

  用来衡量地震强度大小的尺子有两把,一把叫地震震级;另一把叫地震烈度。地震的震级反映的是地震能量的大小。震级大小是根据地震仪器记录算出来的,一次地震只有一个震级。目前世界上记录到的最大地震震级是1960年5月22日发生在南美智利的8.9级地震。

  地震烈度是地震对地面影响和破坏程度的尺度。一次地震只有一个震级,一次地震在不同地区的烈度是不同的。震中区的烈度最大,距震中越近,烈度越大;距震中越远,烈度越小。地震对各地的影响不仅与地震能量及到震中的距离有关,还与各地地质构造、地形地貌和地下水位的高低有关,与建筑物的结构、材料、施工质量有关。地震烈度还与震源深度有关,震源越深,震中区烈度越小。一次6级地震,震源深度在15公里处比震源深度在25公里处的震中区的烈度要高一度。有的地震震级不高,却因震源浅而造成地面严重破坏。

  二、地震为什么会造成灾害

  地震的发生造成了对生命、财产以及政治、经济的危害才称其为地震灾害。弱震对人类没有影响;发生在渺无人烟的沙漠、海洋或山区的地震,一般来说对人类的影响也不大;深源地震对人类的影响比同等强度的浅源地震小;火山地震、塌陷地震的破坏力要比构造地震小得多。因此,地震与地震灾害是两个概念,地震只是一种自然现象,只有当这一自然现象对人类社会造成破坏时才称之为地震灾害。地震灾害是以人和社会为参照系,对地震这种自然现象产生的后果作出的判定。

  地震时,震源释放的巨大能量以地震波的形式向外传播,造成地面强烈的振动,这便是地震灾害产生的直接原因。地震能否造成灾害或造成灾害的大小可以概括为以下三个方面:

  一般说来,地震强度越大,灾害也越严重。小震无灾,5级地震可能会造成轻微或一般破坏,6级地震可能会造成中等破坏,7级地震可能会造成严重破坏,8级地震可能会造成特大破坏。地震次数越多,灾害也越重。微小地震对人类几乎无影响。据不完全统计,全球每年大约发生大小地震500万次,其中人们能感觉到的仅占1%,能造成轻微破坏的约1000次,而造成巨大破坏的强烈地震不过十几次。

  发生在山区的地震,多伴有滑坡、泥石流等灾害;邻近水域的地震有可能导致水灾发生。根据记载,1933年8月25日四川茂汶北迭溪发生7.5级地震,山崩坠落的土石堵塞在岷江中形成三条石坝,江水断流45天,1933年10月9日下午大坝溃决,仅灌县就被冲毁良田熟地4000多亩,死亡1600多人,洪峰到达120公里外的茂汶县,直奔流至距叠溪260公里的乐山县。地震造就的两个大小“海子”保留至今。

  地震发生的地点对地震灾害大小具有制约作用。一次强烈地震,如果发生在渺无人烟的沙漠、人员稀少的山区或海洋地区,也不会对人、对社会造成灾害,或灾害很小。1950年在我国西藏察隅―――墨脱发生了震级高达8.6级的地震,死亡人数为3300多人,危害较轻。1976年的唐山7.8级地震,地震发生在人口稠密、经济相对发达城市地区,死亡人数高达24.2万人,重伤16.4万人。天津、北京极震区的建筑物有70%-80%倒塌或遭到严重破坏,多层砖混结构房屋有90%倒塌或遭到严重破坏。地震使工业建筑物、交通系统、供电系统等受到极大的破坏;土壤液化现象十分突出,而且分布面广,造成桥梁坠毁、土坝坍裂、房屋沉陷倾倒、农田被砂土淹盖以及灌溉系统淤塞等,使超过百万人口的工业大城市毁于一旦。

  我国东部的经济和人口远比西部发达稠密,历史上我国西部发生的8级地震,其损失远不及东部一次5级地震损失严重。研究结果表明,西部地震释放的总能量是东部总能量的25倍,东部50年来地震造成的经济损失却是西部的3倍。

  地震发生的时间对震灾大小,尤其是人员伤亡具有显著的影响,夜间地震伤亡人数比日间地震伤亡人数大得多。由于夜间人多在室内,夜深后人处于睡眠状态,夜间天黑行动不便,避震能力比白天弱等因素,导致夜间因房屋倒塌被伤害的概率就会比白天大。外部抢救能力在夜间也比白天差许多,因此夜间地震造成的伤亡人数要比白天大得多。

  随着科学技术的进步,人类抗御地震灾害的能力增强了,但是人口、建筑物等财产的类型、数量和密集程度快速增加,地震灾害随着科学技术的进步并不是随之减轻,而是呈递增趋势。随着科学技术进步、社会经济的发展、防灾法规的健全和防灾投人的增加,地震损失同财产总值之比将逐渐减少。

  地震灾害主要是在地震力作用下发生建筑物、工程设施的破坏、倒塌,并由此造成人员伤亡和经济损失。据统计,地震时90%到95%的人员伤亡是由于各种建筑物倒塌造成的。因此,各种工程建筑和工程设施,包括工业建筑、民用建筑、大中小型企业工程、生命线工程等,保证工程质量和具备抗震设防能力是减轻地震灾害的关键因素,特别是减少人员伤亡的重要因素。

  1994年美国加州北岭地震和1995年日本阪神地震,虽然地震发生在经济发达、人口稠密地区,造成的经济损失极大,但伤亡人数远远低于1999年土耳其伊兹米特地震和2001年印度古拉特邦地震;2003年的阿尔及利亚地震,震级并不高却造成了较大的人员伤亡和建筑物倒塌。

  1992年10月20日甘肃省天祝―景泰发生6.2级地震,由于震前有应急预案,并组织过演习。震后5分钟指挥人员就到达岗位,迅速带领各路人员、物资等开赴灾区。当省慰问团工作组到达震区时,伤员已得到救治,灾民也得到了很好的安置。缩短了受灾地区社会和经济秩序的恢复周期。大大降低了地震造成的损失。

  强烈地震往往造成大量房屋倒塌,严重威胁人们的生命安全。唐山大地震时,唐山市区约80%的人员被压埋在废墟里,许多受灾群众通过自救互救活动而脱险。1983年山东菏泽的5.9级地震,房屋倒塌了不少,二万余人被压埋在废墟里,灾区人民迅速展开自救互救活动。结果不到2小时就将94%以上被埋的人员和大牲畜抢救出来,经过及时治疗生存率达到99.2%。震后灾区实行快速的紧急救援工作非常关键。

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