地震會(huì)對建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施造成巨大破壞，引發(fā)海嘯，并以其力量重塑地球表面。每年都會(huì)有數(shù)萬次地震被世界上各個(gè)國家的地震機(jī)構(gòu)記錄。

但地震是如何發(fā)生的？地震有幾種類型？為什么有些地震比其他地震更具破壞性？讓我們一口氣了解完。

地震的根源存在于構(gòu)成地球表面和大陸所在的構(gòu)造板塊中。這些板塊漂浮在地球的柔軟的地幔上時(shí)，它們的移動(dòng)非常緩慢——通常一年移動(dòng)幾厘米。這些微小的運(yùn)動(dòng)意味著板塊要么碰撞，要么遠(yuǎn)離，要么相互滑動(dòng)。正是板塊邊界的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了大多數(shù)地震。

地球上最活躍的地震帶是環(huán)太平洋地區(qū)，也被稱為“火環(huán)”，包括新西蘭、印度尼西亞、日本、阿拉斯加半島以及南北美洲的西海岸，都是地震的高發(fā)地區(qū)。這些地方中有許多位于太平洋板塊沿線，而太平洋板塊正在與其相鄰的板塊同時(shí)發(fā)生碰撞，并在其他點(diǎn)與它們并排或遠(yuǎn)離它們，正是因?yàn)檫@個(gè)原因，這些地區(qū)經(jīng)常發(fā)生規(guī)模超大的地震。

另一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)是意大利一帶，它位于非洲和歐亞板塊交匯的邊界上。在附近，土耳其也是高發(fā)地區(qū)，因?yàn)樗挥谶@兩個(gè)板塊和另一個(gè)地震活躍地區(qū)阿拉伯板塊的交匯點(diǎn)之上。尼泊爾和印度也是地震熱點(diǎn)，因?yàn)橛《劝鍓K和歐亞板塊的碰撞形成了喜馬拉雅山脈。

最大的地震發(fā)生在一個(gè)板塊碰撞并在另一個(gè)板塊下滑動(dòng)的地方（大逆沖型地震），或一個(gè)板塊與另一個(gè)板塊碰撞并滑過另一個(gè)板塊的地方（走滑型地震）。

大逆沖型地震

澳大利亞地球科學(xué)地震學(xué)家特雷弗·艾倫博士說：“大逆沖型地震可能是我們見過的最大的地震。”其中包括2004年的9.1級蘇門答臘地震，其引發(fā)了一系列海嘯，襲擊了印度洋沿岸，造成至少23萬人死亡；2011年的9級日本地震也引發(fā)了一場大海嘯，導(dǎo)致福島發(fā)電廠的三座反應(yīng)堆熔毀。

這種地震發(fā)生在板塊碰撞并鎖定在一起，迫使一個(gè)板塊低于另一個(gè)板塊時(shí)。這會(huì)導(dǎo)致壓力累積，直到壓力以毀滅性的力量釋放出來。艾倫博士說：“一旦應(yīng)變達(dá)到某一點(diǎn)，俯沖界面的鎖定部分就會(huì)斷裂，這實(shí)際上就是地震。”

走滑型地震

另一種地震是由轉(zhuǎn)換斷層引起的，也被稱為走滑斷層，它涉及兩個(gè)板塊相互滑動(dòng)，而不是拉走或撞到一起。艾倫博士說：“最常見的例子是圣安德烈亞斯斷層。太平洋板塊相對于北美板塊以每年約5厘米的速度向北移動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生了這個(gè)斷層。”他說，走滑型地震可能非常強(qiáng)烈——高達(dá)8級——并使板塊與之前所在的位置水平偏離10米。

當(dāng)板塊分開時(shí)，熔巖會(huì)沖破地殼，形成新的陸地、洋底和火山。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，冰島位于歐洲和北美板塊的分界線上，以擁有大量火山而聞名，這些火山在數(shù)千年的時(shí)間里隨著板塊的分離而冒出氣泡。發(fā)散的邊界也會(huì)產(chǎn)生地震，但它們通常不像在匯聚邊界上發(fā)生的地震那樣強(qiáng)烈。

艾倫博士說：“從歷史上看，我們在這些環(huán)境中很少會(huì)出現(xiàn)非常大的地震，但這并不意味著它們不會(huì)發(fā)生。我們已經(jīng)看到了大約7.5級左右的地震。”“在俯沖情況下，應(yīng)力是壓縮的，而在發(fā)散情況下，應(yīng)力是張應(yīng)力。它們是相同類型的應(yīng)力，但作用方向相反。

在印度、美國西部和澳大利亞等地區(qū)，地震偶爾發(fā)生在遠(yuǎn)離板塊邊界的地方。其中最具破壞性的是2001年的印度古吉拉特邦地震，震級達(dá)到7.7級。

我們不確定是什么導(dǎo)致了這些所謂的板內(nèi)地震。最近的一項(xiàng)研究表明，它們可能是由熱物質(zhì)通過地幔的上升和下降觸發(fā)的。

地震是使用地震儀網(wǎng)絡(luò)測量的，這些儀器記錄地球振動(dòng)或震動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)。許多國家都有成百上千的地震儀，可以通過三角測量過程準(zhǔn)確預(yù)測地震的大小和位置。這些地震儀測得的地震的最大地震波然后用于計(jì)算地震的震級。

震級沒有理論上的上限，但板塊壓縮產(chǎn)生的能量有限，這意味著地球上不太可能發(fā)生10級以上的地震。每次震級增加一級——比如從5級到6級——地震釋放的能量就會(huì)增加30倍。但震級并不總能預(yù)測地震的破壞性，因?yàn)樗€取決于地震發(fā)生的地點(diǎn)和震源深度。

地震的震源是地球上實(shí)際開始破裂的點(diǎn)，可能在地表以下數(shù)公里處，而震中是地表上垂直于震源之上的點(diǎn)。地震的震源越淺，地表的震動(dòng)就越大。地震波產(chǎn)生于地球表面以下更深的地方，會(huì)進(jìn)一步傳播，因此在傳播過程中會(huì)失去能量。

有記錄以來最大的地震是1960年智利瓦爾迪維亞附近發(fā)生的里氏9.4-9.6級地震。從1990年到2015年，世界上平均每年發(fā)生一次8級以上地震。除了2007年以外，沒有一年發(fā)生過兩次以上8級以上的地震，那年所羅門群島、秘魯、印度尼西亞和千島群島附近都發(fā)生了8級以上的地震。

8級以下的地震仍然具有高度破壞性，這取決于它們發(fā)生的地區(qū)，數(shù)據(jù)顯示，全球平均每年發(fā)生17次7級至7.9級地震。4級以上的地震會(huì)導(dǎo)致破壞性的山體滑坡和雪崩，地震的震級越大，發(fā)生滑坡的區(qū)域就越大。

科學(xué)家目前無法預(yù)測某一特定地震何時(shí)發(fā)生。地震機(jī)構(gòu)所能做的是，根據(jù)過去地震發(fā)生的頻率，結(jié)合對該地區(qū)存在斷層的了解，計(jì)算特定地區(qū)發(fā)生地震的風(fēng)險(xiǎn)。地震學(xué)家利用這些概率來計(jì)算危險(xiǎn)地圖和模型，以顯示可能發(fā)生地震的區(qū)域。

例如，科學(xué)家們利用其模型預(yù)測，未來30年，北加利福尼亞州發(fā)生7級地震的概率為76%。這些地震危險(xiǎn)模型也用于確定建筑規(guī)范，在建筑的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師們會(huì)被要求考慮建筑的抗震能力。

大地震并不總是會(huì)引發(fā)隨后的地震，但艾倫博士說，這也并不罕見。當(dāng)附加應(yīng)力被施加在斷層的相鄰部分上時(shí)，斷層上的附加應(yīng)力不能被釋放，就有可能引發(fā)另一次地震。

艾倫博士說：“在2010/2011年克賴斯特徹奇地震序列中，我們看到2010年9月發(fā)生了一次非常大的地震，之前有一次非常活躍的余震序列，我們繼續(xù)看到大地震沿著斷層網(wǎng)絡(luò)從西向東逐漸移動(dòng)。”

一旦地震使斷層破裂，它將給鄰近地區(qū)帶來額外的載荷或應(yīng)力，而余震則是地殼試圖釋放這些應(yīng)力并恢復(fù)到平衡狀態(tài)。這些余震有可能進(jìn)一步破壞已經(jīng)被削弱的結(jié)構(gòu)，通常與主震一樣危險(xiǎn)。

雖然智利和日本等國家容易發(fā)生嚴(yán)重地震，但這些災(zāi)害造成的生命損失往往遠(yuǎn)低于一些較貧困的地區(qū)。艾倫博士說，這些地區(qū)對保護(hù)建筑物免受地震影響的建筑規(guī)范的遵守程度較低，這使得房屋和其他建筑物很容易受到影響

他說，南美洲和中東地區(qū)的人們傾向于用土坯磚（通常用泥土制成）和其他不能抵抗地震的磚石建筑。這些都是非常脆弱的結(jié)構(gòu)，每當(dāng)它們經(jīng)歷地面震動(dòng)時(shí)，往往會(huì)不堪一擊。

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