地震可以划分为天然地震和诱发地震两大类。
天然地震包括构造地震和火山地震,前者由地壳构造运动所产生,后者则由火山爆发所引起。比较而言,构造地震发生数量大(约占地震发生总数的90%)、影响范围广,是地震工程的主要研究对象。
诱发地震主要由于人工爆破、矿山开采及重大工程活动(兴建水库)所引发的地震,诱发地震一般不太强烈,只有个别情况(如水库地震)会造成严重的地震灾害。
对于构造地震,其成因有多种学说,这里主要介绍断层说和板块构造说。
从宏观背景上考察,地球是一个平均半径约6 400km的椭圆球体。由外到内可分为三层:最表面的一层是很薄的地壳,平均厚度约为30km;中间很厚的一层是地幔,厚度约为2 900km;最里面的为地核,其半径约为3 500km(图1-1)。
图1-1 地球的构造(单位:km)
地壳由各种岩层组成。除地面的沉积层外,陆地下面的地壳通常由上部的花岗岩层和下部的玄武岩层构成;海洋下面的地壳一般只有玄武岩层。地壳各处厚薄不一,约为5~40km。世界上绝大部分地震都发生在这一薄薄的地壳内。(www.daowen.com)
地幔主要由质地坚硬的橄榄岩组成。由于地球内部放射性物质不断释放热量,地球内部的温度也随深度的增加而升高。从地下20km到地下700km,其温度由大约600℃上升到2 000℃。在这一范围内的地幔中存在着一个厚约几百公里的软流层。由于温度分布不均匀,就发生了地幔内部物质的对流。另外,地球内部的压力也是不平衡的,在地幔上部约为900MPa,地幔中间则达37万MPa。地幔内部物质就是在这样的热状态下和不平衡压力作用下缓慢地运动着,这可能是地壳运动的根源。到目前为止,所观察到的最深的地震发生在地下700km左右处,可见地震仅发生在地球的地壳和地幔上部。
地核是地球的核心部分,可分为外核(厚2 100km)和内核,其主要构成物质是镍和铁。据推测,外核可能处于液态,而内核可能是固态。
按断层说,地壳是由多种岩层构成的,并且不是静止不动的。在它的运动过程中,始终存在着巨大的能量,而组成地壳的岩层在巨大的能量作用下,也在不停地连续变动,产生变形的地应力。当作用力只能使岩层产生变形,但地应力仍然较小时,岩层尚未丧失其连续完整性,仅仅能够发生褶皱。当作用力不断加强,地壳岩层中的应力不断增加,地应力引起的应变超过某处岩层的极限应变时,则使该处的岩层产生断裂和错动(图1-2),而承受应变的岩层在其自身的弹性应力作用下发生回跳,迅速弹回到新的平衡位置。一般情况下,断层两侧弹性回跳的方向是相反的,岩层中原先构造变动过程中积累起来的应变能,在回弹过程中得以释放,并以弹性波的形式传至地面,从而使地面亦随之产生强烈振动,这就是地震。这是按断层说解释构造地震的成因。
图1-2 岩层断裂的产生
按板块构造学说,地球表面的最上层是由强度较高的岩石组成的,叫做岩石层,其厚度为70~100km;岩石层的下面为强度较低并带有塑性性质的岩流层。一般认为,地球表面的岩石层是由美洲板块、非洲板块、欧亚板块、印澳板块、太平洋板块和南极洲板块等若干个大板块所组成。这些板块由于其下岩流层的对流运动而做刚体运动,从而使板块之间相互挤压和顶撞,致使其边缘附近岩石层发生变形,并使其应变不断增加。当应变达到极限值时,岩石层发生脆性破裂而引发地震。
本章后面所讲的地球上几个主要地震带都处于这些大板块的交界地区。因此,板块构造学说的提出,有助于解释上述地震带的成因。
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