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地震活动度

描述地震活动强弱程度的地震活动度方法,研究了内蒙古地区1970年以来中强地震的分布特征和活动规律,发现内蒙古地区S值存在5年周期的起伏活动规律.在分区研究区的基础上,内蒙古地区从西到东,地震活动度S值呈现有规律的强-弱交替特征.

描述地震活动强弱程度的地震活动度方法,研究了内蒙古地区1970年以来中强地震的分布特征和活动规律,发现内蒙古地区S值存在5年周期的起伏活动规律.在分区研究区的基础上,内蒙古地区从西到东,地震活动度S值呈现有规律的强-弱交替特征.

一定区域内一定时期的地震活动特性,包括 地震的时间、空间分布特点和 地震频度、地震强度的变化。研究地震活动性,主要是根据 地震观测系统测定的(或历史资料中记载的)地震发生的时间、空间位置(震中和震源深度)和强度( 震级震中烈度)等基本参数并研究这些参数之间的相互关系。另外,也有人把震源参数的变化(如地震矩、应力降、破裂性质和震源机制解等的变化)作为地震活动性的一项研究内容。   早期的研究侧重于描述地震的地理分布和分析地震活动的区域特性,后来人们为了寻找大地震的前兆,也着重分析研究大地震前后的各种 地震活动图像。   地震活动的地理分布  地震活动的地理分布是不均匀的,某些地区地震活动相当强烈,而在另一些地区,地震活动很弱。表示地震活动地理分布最常用的方法是将地震发生的地点和强度标示在图上,绘制震中分布图。从震中分布图上可以看到,大地震往往只在某些特定的地区发生。地震活动频繁而强烈的区域称为地震区;许多大地震群集的狭长地带,称为 地震带。   地震活动的区域特性  表示 地震活动区域特性的常用方法是,区分不同地区或地带内一定时期大小地震频度的比例关系。 1954年,B.古登堡和里克特(C.F.Rich-ter),首先提出使用震级-频度的经验公式来描述世界各地区地震活动性的差异,这个公式的常用形式为:

lgN(M)=-bM,

式中N(M)是以震级M为中心的小区间(M±△M)在一定时期内发生地震的次数;和b是常数,表征在统计时间、区域内的地震活动水平,b值表示该地大小地震数的比例关系,大地震数目相对多时,b值则小,b值大小和该地区的介质强度以及应力大小有关。古登堡等对全球地震统计得到:在 环太平洋岛弧地带,和b值均高;大陆内部,、b值较低。   一个地区地震活动性强弱也可以用单位时间内 单位面积所放出的地震波能量来 衡量。1958年,苏联的里兹尼钦科(Ю.В.Ризничeнко)提出用地震活动度(单位面积内发生相当于地震能级 1010尔格的地震数)来表示一定地区内不同地点地震活动性的相对强度。   地震活动的区域特征和各个区域地质构造性质有关,因此可结合地质构造特征或震源机制解所显示的断层错动性质的构造应力场,表征区域地震活动特性。   地震活动的分布图像  人们注意到有些大地震发生前,在震中区或较大区域内,有中小地震出现某种特征性的图像,并以此作为大震的前兆来看待。这些特征性的图像,可能是地壳内部岩体应力状态变化的一种反映。仔细分析大震前的地震活动 图像,有助于了解地震孕育过程,以及估计未来地震发展趋势。

或称地震时间序列。有些大地震前,中、小地震活动逐渐增强,同时b值降低,在大震临近发生时,中、小地震又出现暂时的平静。最简单表示大震前后地震时间序列的方法是绘制M-t图,即在时间轴(t)上画出一系列竖线表示发生一系列地震,竖线的高度表示震级(M)的大小。与此类似的还有N-t图和E-t图,分别表示地震频度和能量随时间的变化。贝尼奥夫(H.Benioff)建议用应变能释放曲线( -t图,又称 蠕变曲线)表示地震的时间序列,其优点是可以借此估计地震序列的未来发展趋势。地震时间序列的一般 特点是,在一定地区内,地震活动的起伏性和周期性,地震活动的活跃期和平静期常交替出现。地震活动没有严格的周期性,但一定地区内大地震相隔若干年有重复发生的现象。例如中国1679年河北省三河、平谷大地震和1976年唐山大地震,时间相隔约为300年,与华北全区地震活动的重复期相吻合。在地震预报实践中,有用数理统计方法从地震活动的时间序列中提取和分析地震周期,模拟某区带内地震发生的成丛模式等。

有些地区,在未来大地震震中周围,中、小地震密集发生,形成环状,而中心部分形成 地震空区,也有的中、小地震排列成带状,或者形成两个交叉的条带,未来的大地震有可能在条带的交叉点附近发生。日本茂木清夫发现,在相继发生一系列大地震的某些地震带上,若存在尚未发生大地震的空段,未来的大地震便可能在此活动带的空段上发生。有些地区,大地震的震中互相连结,往往构成一定形式的网络状分布;在另外一些地区,大地震的震中有向一定方向迁移或者在某个空缺部位发生的现象。这些地震活动图像的形成和其构造环境有关,可能反映区域构造应力作用过程,这些地震图像的变化趋势,也可能为地震预报提供信息。   全球地震活动概况  1905年,法国地质学家博洛雷(M.de Bollore)发表了《地震地理》一书。该书以历史资料和宏观调查资料为依据,第一次详细叙述了全球各地区地震的地理分布。同一时期,英国地震学家米尔恩(J.Milne)第一次用仪器记录绘制了全球 地震分布图,给出了1899~1903年由仪器测定的全球 323次主要地震的地理分布。到50年代初,古登堡和里克特利用近50年的地震观测资料,根据他们所创建的震级标度,定量地对全球的地震分布(包括地震震级、频度、震源深度和地区分布)作了详细的统计分析。然而,限于台网分布和观测水平,某些地区的中等强度地震仍有较大的遗漏。直到60年代世界标准地震台网(WWSSN)建立以后,才能较准确地测定全球的中等强度以上的地震,为全球地震活动性的研究积累了更为全面的资料。   对人类危害最大的是浅源大地震,据阿部胜征等人1980年统计,自1897~1977年的81年间全球共发生了震级的地震139次,每年发生的次数如图1,1900~1952年期间平均每年发生震级的地震为2.1次,在这期间共发生震级Ms≥8.5的特大地震4次。1953~1977年间全球大地震的频度比前50年明显的低,平均每年为1.2次。近25年来全球发生的特大地震是1960年智利地震和1964年美国 阿拉斯加地震,震级分别为Ms=8.3,Ms=8.4。1976年中国唐山地震的震级为Ms=7.8,也被列入世界特大地震之列。 全球特大地震每年不过1~2次,而Ms>3.5的地震约有几万次,表表示平均每年全球发生各个震级区间的地震数及其相应的地震能量。通常地震震级每提高1级,地震次数约增加6~7倍。对于Ms>8级的地震并不是按比例数递降,而是急剧减少,这也许是由各地区岩石所能承受的最大强度决定的。 全球地震分布  1954年,古登堡和里克特利用当时积累的近50年的仪器观测资料,全面地论述了全球的地震活动性。后来,随着资料的日益积累,对全球地震活动情况有了更为明确的认识,彩图插页第9页的全球震中分布图是美国海岸和大地测量局1961~1967年绘制的。全球地震分布和全球板块构造有着密切的关系,地震主要分布在板块汇聚带和扩张带上。

地震主要集中在太平洋周围巨大的太平洋板块与周围的大陆板块碰撞交接处。这里分布着大部分浅源大地震和中深源地震,以及几乎全部深源地震。地震分布从太平洋最北部的阿留申群岛向东西两个方向伸展;西经堪察加、千岛群岛到日本,向南绕菲律宾海板块分成东西二支;西支经琉球群岛、台湾、菲律宾和苏拉威西,东支经小笠原群岛、马利亚纳到澳大利亚以北的新几内亚岛、新赫布里底,而后经新西兰与南太平洋相接;由阿留申群岛向东经阿拉斯加、加利福尼亚、墨西哥、加勒比海以东,再向南经秘鲁到智利。   环太平洋带上的浅源大地震的能量释放约占全球总释放能量的75%,中深源和深源地震约占90%,其中尤以日本、堪察加和南美的智利一带为最强。这里不仅集中着大量浅源地震,中深源和深源地震也很活跃。这两个地区释放的地震能量分别占全带地震能量的20%以上。   整个环太平洋带上,中深源地震比较普遍,而深源地震只分布在新西兰、新赫布里底、新几内亚岛、巽他群岛、苏拉威西和棉兰、菲律宾一带,日本海到中国的吉林省也有深源地震分布。全球最深的地震深达 700公里左右,只在萨摩亚群岛、巽他群岛、苏拉威西和棉兰记录到。

又称欧亚地震带。这条带西起大西洋中的亚速尔群岛,东到印度尼西亚。这里分布着除环太平洋带以外的大部分浅源大地震和其余全部的中深源地震。浅源地震释放的能量约占全球浅源地震总能量的20%左右,中深源地震能量占11%。自有近代地震仪器记录以来,这里仅观测到一次5级的深源地震,1954年3月29日发生在西班牙南部,震源深度在600公里以上。这一地震带上的中深源地震在某些地区分布比较集中,如缅甸弧、兴都库什、罗马尼亚的弗朗恰、爱琴海、意大利的西西里岛北部等地区;浅源地震分布在一个相当宽的地带内,常常在两个碰撞带的南北两侧,在宽达1000多公里范围内均有地震频繁发生,这和环太平洋带上的地震分布在一个狭窄地带上有着显著的差别。麦肯齐(D.P.McKenzie) 曾解释引起大陆内广阔地震分布的两个可能原因:一是大陆地区有众多的老断层,后来重新活动;另一个原因是大陆板块的岩石比海洋板块具有更多的硅铝质、富硅酸成分(如花岗岩类),在低温条件下更容易发生形变。在整个欧亚地震带内,地震活动最强的地方为帕米尔阿萨姆地区,这里的地震不仅频度高,且强度大。1897年和1950年分别在印度阿萨姆和中国察隅、墨脱一带发生8.6级世界罕见的特大地震。

某些地震活动主要集中在裂谷带内。震源深度均在30公里以内,没有深源和中深源地震,至今记录到地震的最高震级为 7.5级,频度也较低。裂谷在大陆、海洋和陆、洋过渡地带都有。   ① 大陆断裂带 有东非裂谷、 贝加尔裂谷莱茵地堑裂谷等。这是大陆内部地壳破裂的地方,常与第四纪甚至近代火山活动相伴随。东非裂谷中地震活动性最强的是西裂谷带,在20世纪初期有过强烈的地震活动,在坦噶尼喀湖南部1910年12月13日发生过Ms=7.3级地震,以后这一裂谷带上只有6级左右的地震,且都集中在卢旺达一带。苏联贝加尔裂谷也是大陆内部有名的地震带,20世纪最大的地震是1957年 6月27日发生在贝加尔湖东北端,震级为Ms=7.5的地震。1862年1月12日在贝加尔湖南部也曾发生过Ms=7.5的地震。欧洲莱茵地堑的地震活动性是不高的,近200年来有8次震级Ms=5.0~5.4的地震,记录到的最大地震发生在1911年10月16日,Ms=6.25。盆地山脉裂谷带是美国西部的重要地震带,历史上发生过多次7~7.5级的地震。   ② 洋脊裂谷带 包括大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋中的岭脊部分。这是近代板块扩张的地带,地震都发生在洋脊附近或转换断层处,成狭窄带状分布,这里的地震活动水平不高,震级小于7。   ③ 海洋与大陆间的过渡型裂谷带 如亚丁湾、红海、加利福尼亚湾地区,这类裂谷内的地震频度不高,最大地震约7级。

在大洋盆地内部是由年轻的刚性强的洋壳组成,除上述洋脊弱震带外,几乎很少发生地震;在大陆内部,如 加拿大地盾、巴西地台、 西伯利亚地台、北欧地台、阿拉伯地台和南极等,它们多系古老(前寒武纪)岩石组成的陆壳,这些地方很少或几乎没有大地震发生。

在大陆内部,或板块内部,如中国的华北地区、蒙古杭爱山区、澳大利亚、印度和美国东部地区都有地震。这些地震分布零散、频度低,但强度高,有时会发生8级甚至个别到8.5级的地震。 中国地震活动概况  中国地震历史记载悠久、丰富,但早期的记载笼统,且多有缺失。自公元6世纪到14世纪所记载的破坏性地震,平均每50年仅3~4次,公元14世纪后,各地方志书盛行,地震记载逐渐完善,记录的地震数明显增多。1900年以后,仪器记录到的6级以上的地震资料是比较完整的,一定程度上反映了中国各地区地震活动的面貌。按中国1900年以后发生的 6级以上的地震统计,震级-频度关系如图2。 中国大陆内部的地震多属浅源地震,只在吉林东部一个很小的区域内有深震。这是由日本海沟向西以30°倾角向下延伸过来的震源带,深度可达600公里左右,震级一般为6~7级左右。中深源地震出现在台湾的北部和东南部海域;在西天山南部、昆仑山和喜马拉雅山一带均有少量中深源地震,深度在100~200公里左右。   1900年以前在中国东部的山东、山西、河北、台湾、宁夏、甘肃、云南和东南沿海等地,历史上均曾发生过大地震。中国西部地区,如新疆、西藏、青海等地则很少有地震的记载,这显然是由于文化不发达的原因。1900年以后的地震分布,就显示了中国西部很高的地震活动性。两相比较,东部地区远不如西部地区频繁,但是东部地区7级以上的地震近20次,历史上有一些重要城镇曾遭受地震毁坏。中国可划分为23个地震带(图3)。台湾东部地震带的地震活动性最高,从1926年到1975年的50年内共发生震级Ms≥7的地震24次,相当于全国同期地震的40%。西藏 察隅地震带和天山南部地震带也具有相当高的地震活动水平。滇东带和康定甘孜带上近百年来大地震频繁发生。中国东部地区、山西带和渭河带历史上均曾发生过非常强烈的地震,但是近一些年来,地震活动性不高,处于相对平静状态。而在如河北凹陷带和燕山带近年来接连发生了一些大地震,显示了各带不同的地震活动性。(见彩图)

在科学不发达的过去,人们对地震发生的原因,常常借助于神灵的力量来解释。在我国,民间普遍流传着这样一种传说,他们说地底下住着一条大鳌鱼,时间长了,大鳌鱼就想翻一下身,只要大鳌鱼一翻身,大地便会颤动起来。用现代人的眼光分析这种传说,简直是荒诞不径。但持这种说法的国家,并不只有中国。

例如,在 古希腊神话中,海神普舍顿就是地震的神。南美还流传着支撑世界的巨人身子一动,引起地震的说法。古代日本认为,日本岛下面住着大鲶鱼,一旦鲶鱼不高兴了,只要将尾巴一扫,于是日本就要发生一次地震。除此之外,埃及和印度也有关于地下住着动物在作怪的传说。

随着科学的进步,现在谁也不会相信这类迷信的说法了。其实,地震就是地动,是地球表面的振动。 引起地球表面振动的原因很多,可以是人为的原因,比如核爆炸、开炮、机械振动等;同样也可以是自然界的原因,比如构造地震火山地震、塌落地震等。

按照地震的不同成因,可以把地震划分为五类:   1. 构造地震:构造地震发生的原因,是地下岩层受地应力的作用,当所受的地应力太大,岩层不能承受时,就会发生突然、快速破裂或错动,岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波,当地震波传到地表时,就会引起地面的震动。世界上85%-90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。   2. 火山地震:由于 火山爆发引起的地震。   3. 水库地震:由于 水库蓄水、放水引起库区发生地震。   4. 陷落地震:由于地层陷落引起的地震。   5. 人工地震:由于 核爆炸、开炮等人为活动引起的地震

李善邦:《中国地震》,地震出版社,北京,1981。   B.GutenbergandC.F.Richter,SeismicityoftheEarthandAssociatedPhenomena,PrincetionUniv.Press,NewJersey,1954.


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