（1）地震的成因类型

形成地震的原因是各种各样的，地震按其成因，可分为两大类型：天然地震与人为地震。人为地震所引起的地表震动都较轻微，影响范围也很小，且能做到事先预告及预防，不是所要讨论的对象，以下所讲皆指天然地震。天然地震按其成因可划分为构造地震、火山地震、陷落地震和激发地震。

1）构造地震

由于地质构造作用所产生的地震称为构造地震（tectonic earthquake）。这种地震与构造运动的强弱直接有关，它分布于新生代以来地质构造运动最为剧烈的地区。构造地震是地震的最主要类型，约占地震总数的90%。构造地震中最为普遍的是由于地壳断裂活动而引起的地震。这种地震绝大部分都是浅源地震，由于它距地表很近，对地面的影响最显著，一些巨大的破坏性地震都属于这种类型。一般认为这种地震的形成是由于岩层在大地构造应力的作用下产生应变，积累了大量的弹性应变能，当应变一旦超过极限数值，岩层就突然破裂和产生位移，形成大的断裂，同时释放出大量的能量，以弹性波的形式引起地壳的震动，从而产生地震。此外，在已有的大断层上，当断裂的两盘发生相对运动时，如在断裂面上有坚固的大块岩层伸出，能够阻挡滑动作用，两盘的相对运动在那里就会受阻，局部的应力就越来越集中，一旦超过极限，阻挡的岩块被粉碎，地震就会发生。

根据李四光的研究，这种浅源断层地震多发生在第三纪、第四纪以来的活动断裂带内，并且具有如下规律：

①活动断裂带曲折最突出的部位，通常是震中所在的地点。因为那种部位是构造脆弱的地方，也是应力集中的地方。

②活动断裂带的两头，有时是震中往返跳动的地点。因为活动断裂带在应力加强而被迫向外发展的时候，它的两端是继续发展的最有利部位。

③一条活动断裂带和另一断裂带交叉的地方，一般是震中所在的地点。因为断裂交叉的部位，断面多半崎岖不平，或者有大堆破坏了的岩块聚集在一起，容易导致应力集中。

2）火山地震

由于火山喷发和火山下面岩浆活动而产生的地面振动称为火山地震（volcanic earthquake）。在世界一些大火山带都能观测到与火山活动有关的地震。火山活动有时相当猛烈，但地震波及的地区多局限于火山附近数十千米的范围。火山地震在我国很少见，主要分布在日本、印度尼西亚及南美等地。火山地震约占地震总数的7%。

应当注意的是，在火山地区的地震并不总与火山喷发活动有关。这是因为火山与地震均为现代地壳运动的一种表现形式，二者往往出现在同一地带。在这些地区，地震对火山喷发也可能起激发作用，如1960年5月智利大地震就引起了火山的重新喷发。

3）陷落地震

由于洞穴崩塌、地层陷落等原因发生的地震，称为陷落地震（collapse earthquake）。这种地震能量小、震级小，发生次数也很少，仅占地震总数的5%。在岩溶发育地区，由于溶洞陷落而引起的地震，危害小，影响范围不大，为数亦很少。在一些矿区，当岩层比较坚固完整时，采空区并不立即塌落，而是待悬空面积相当大以后方才塌落，因而造成矿山陷落地震。由于它总是发生在人烟稠密的工矿区，对地面上的破坏不容忽视，对安全生产有很大威胁，因此也是地震研究的一个课题。

4）激发地震

在构造应力原来处于相对平衡的地区，由于外界力量的作用，破坏了相对稳定的状态，发生构造运动并引起地震，称为激发地震。属于这种类型的地震有水库地震、深井注水地震和爆破引起的地震，它们为数甚少。

由于建筑水库引起地震的问题，近来很受注意，因为它能达到较高的震级而造成地面的破坏，进而危及水坝本身的安全。我国著名的水库地震发生于广东新丰江水库（坝高105 m），1959年10月截流蓄水，1960年8月发电，该水库蓄水后一个月即有地震。随着水位上升，坝、库区的有感地震也增多、加强，震级也越来越高，该水库蓄水后曾发生6.1级地震。

与深井注水有关的地震，最典型的是美国科罗拉多州丹佛地区的例子，该地一口排灌废水的深井（深3 614 m），开始使用后不久，就发生了地震。地震出现于深井附近，当注水量加大时地震随之增加，当注水量减少时地震随之减弱。其原因可能是：注水后岩石抗剪强度降低，导致破裂面重新滑动。地下核爆炸、大爆破均可能激发小的地震系列。

应该指出的是，不是所有的水库、深井注水和大爆破都能引起地震，外界的触发只是一个条件，必须通过内在的原因而起作用。也就是说，只有在一定的构造条件和地层条件下加以激发时才可能有地震发生。

（2）地震分布

地震并不是均匀分布于地球的各个部分，而是集中于某些特定的条带上或板块边界上，这些地震集中分布的条带称为地震活动带或地震带。

1）世界地震分布

世界范围内的主要地震带是环太平洋地震带与地中海—喜马拉雅地震带，它们都是板块的汇聚边界。

①环太平洋地震带

沿南北美洲西海岸，向北至阿拉斯加，经阿留申群岛至堪察加半岛，转向西南沿千岛群岛至日本列岛，然后分为两支，一支向南经马里亚纳群岛至伊利安岛；另一支向西南经我国台湾、菲律宾、印度尼西亚至伊利安岛，两支汇合后经所罗门至新西兰。

这一地震带的地震活动性最强，是地球上最主要的地震带。全世界80%的浅源地震、90%的中源地震和绝大多数深源地震集中于此带，其释放出来的地震能量约占全球所有地震释放能量的76%。

②地中海—喜马拉雅地震带

这一地震带主要分布于欧亚大陆，又称欧亚地震带。西起大西洋亚速尔岛，经地中海、希腊、土耳其、印度北部、我国西部与西南地区，过缅甸至印度尼西亚与环太平洋地震带汇合。(www.daowen.com)

这一地震带的地震很多，也很强烈，它们释放出来的能量约占全球所有地震释放能量的22%。

2）我国地震分布

我国地处世界上两大地震活动带的中间，地震活动性比较强烈，主要集中在以下5个震带。

①东南沿海及台湾地震带以台湾的地震最频繁，属于环太平洋地震带。

②郯城—庐江地震带自安徽庐江往北至山东郯城一线，并越渤海，经营口再往北，与吉林舒兰、黑龙江依兰断裂连接，是我国东部的强地震带。

③华北地震带北起燕山，南经山西到渭河平原，构成“S”形的地带。

④横贯中国的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，直达滇东地区，为一规模巨大的强烈地震带。

⑤西藏—滇西地震带属于地中海—喜马拉雅地震带。

此外，还有河西走廊地震带、天山南北地震带以及塔里木盆地南缘地震带等。

（3）地震波

地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向四面八方传播，这就是地震波（earthquake wave）。地震波使地震具有巨大的破坏力，也使人们得以研究地球内部。地震波包括两种在介质内部传播的体波和两种限于界面附近传播的面波。

1）体波

体波（body wave）有纵波（longitudinal wave）与横波（transverse wave）两种类型。纵波（P波）是由震源传出的压缩波，质点的振动方向与波的前进方向一致，一疏一密向前推进，因而又称疏密波，它周期短、振幅小。其传播速度是所有波当中最快的一个，震动的破坏力较小。横波（S波）是由震源传出的剪切波，质点的振动方向与波的前进方向垂直，传播时介质体积不变，但形状改变，它周期较长、振幅较大。其传播速度较小，为纵波速度的0.5～0.6倍，但震动的破坏力较大。

纵波和横波在性质上有两个重要的差别：

①纵波能通过任何物质传播，无论是固体、液体还是气体都行；而横波是切变波，只能通过固体物质传播，不能通过对切变没有抵抗能力的液体和气体。因此，如果地球内部某一地区可以通过横波，那么有充分理由认为该地区一定是固体；否则，一定是液体或气体。

②纵波在任何固体物质中的传播速度都比横波快。在近地表的一般岩石中，Vp=5～6 km/s，Vs=3～4 km/s。物质不同，地震波速度也不同；在多数情况下，物质的密度越大，地震波速度越快。根据弹性理论，纵波传播速度Vp和横波传播速度Vs，可分别按下列两式计算，即

式中　E，μ，ρ，G——介质的弹性模量、泊松比、密度和剪切模量。

由于纵波和横波的传播速度有差别，到达地震台的时间有差别（走时差），故可用以确定震中的距离和位置。如果在一个地震台测得纵波和横波的到达时间，Vp，Vs又是已知的，则可计算出地震发生在多远处。图5.3中的“A”为3个台站中每一个台站记录的地震波图，每个台站的P波和S波到达的时间长度与距震中的距离是成正比的。地震必然发生在以地震台为圆心，以纵波和横波到达的时间差算出的距离为半径的圆上。如果在3个地震台测量，得出3个圆，则地震震中必然位于这3个圆的交点附近如图5.3中的“B”为以每个台站为圆心画出相当于P-S波延迟距离的圆，该地震必然发生在这三个圆的交点上。如果知道地震发生在什么地方，也知道地震发生的时间，根据地震波到达分散在全球的地震台的时间，就可得出这些波在地球各部分传播的速度有多快。

图5.3　地震震中的位置

纵波在地面形成上下跳动，对一般建筑物的摧毁力较小。由于它传播速度快，沿途能量散失也快，随着传播距离的增大，很快变得微弱。只有在离震中较近的地方，上下跳动才不可忽视；横波在地面形成水平晃动，对建筑物的摧毁力较强。由于它传播速度较慢，沿途能量损失也较慢。因此，在离震中较远的地方，纵波已比较微弱，横波还可能比较强。

2）面波

面波（surface wave）（L波）是体波达到界面后激发的次生波，只是沿着地球表面或地球内的边界传播。面波向地面以下迅速消失，面波随着震源深度的增加而迅速减弱，震源越深面波越不发育。面波有两种：瑞利波（Rayleigh wave）与勒夫波（Love wave）。

瑞利波（R波）在地面上滚动，质点在平行于波的传播方向的垂直平面内作椭圆运动，长轴垂直地面。勒夫波（Q波）在地面上作蛇形运动，质点在水平面内垂直于波的传播方向作水平振动。面波传播速度比体波慢。瑞利波波速近似为横波波速的0.9；勒夫波在层状介质界面传播，其波速介于上下两层介质横波速度之间。一个地震波记录图或地震谱（图5.4）最先记录的总是速度最快、振幅最小、周期最短的纵波，然后是横波，最后到达的是速度最慢、振幅最大、周期最长的面波。面波对地表的破坏力最大，自地表向下迅速减弱。面波还可区分出先到达的勒夫波和后到达的瑞利波。一般情况下，横波和面波到达时振动最强烈。建筑物破坏通常是由横波和面波造成的。

图5.4　典型的地震波记录图或地震谱