海洋地质学 第八章 地震地质作用

一、地震的有关概念二、地震的成因类型三、地震地质作用第八章

地震地质作用地震（earthquake）地球或地壳的快速颤动。它是构造运动的一种重要形式，亦是现今正在发生构造运动的有力证据。在地震过程中地壳或岩石圈不仅表现出明显的水平运动和垂直运动，而且还可造成明显的岩石变形。据统计，全世界平均每年发生地震约500万次，7级以上的破坏性地震，平均每年仅约20次，而且通常只在少数地区发生。大地震常给人类带来巨大灾难，例如，我国1976年7月28日发生的唐山7.8级地震，造成24万多人死亡、16万多人重伤，仅唐山市可以计算的直接经济损失就达30亿元以上。2008年5月12日14时04分左右在汶川发生8.0级地震，造成69227人遇难，374643人受伤17923人失踪。一、地震的有关概念1、震源（seismic

focus）地震时地下深处发生地震的地点。它是地震能量积聚和释放的地方。实际上震源是具有一定空间范围的区间，称为震源区。2、震中（epicentre）震源在地表的垂直投影。震中也是有一定范围的，称为震中区，它是地震破坏最强的地区。3、震源深度（focus

depth）从震中到震源的距离。4、震中距（epicentral

distance）从震中到任一地震台站的地面距离。从震源到地面任一地震台站的距离叫震源距。震源、震中和震中距示意图地震分类按震源深度分为浅源、中源和深源三类。1、浅源地震0～70km,分布最广，占地震总数72.5％，其中大部分的震源深度在30km以内。2、中源地震70～300km，占地震总数的23.5％。3、深源地震300～720km，较少，只占地震总数4％。目前已知最大发震深度720km。我国绝大多数地震是浅源地震，中源及深源地震仅见于西南的喜马拉雅山及东北的延边、鸡西等地。地震震级和地震烈度是描述地震强度的两种不同的方法。地震震级（magnitude）指地震能量大小的等级。一次地震只有一个震级，以这次地震中的主震震级为代表。发生地震时从震源释放出来的弹性波能量越大，震级就越大。震级(M)和震源发出总能量(E)的关系为：

lg{E}=11.8+1.5{M}(其中E的单位为J)应用该关系式可求得不同震级的相应地震总能量。各级地震的能量一次强烈地震所释放出的总能量十分巨大。一次7级地震相当于近30个两万吨级原子弹的能量；一次8.5级地震的能量相当于100万千瓦的大型发电厂连续10年发电量的总和震级和能量不是简单的比例关系，而是对数关系。震级相差1级，能量约相差32倍。小于2级的地震人们感觉不到，称为微震；2～4级称为有感地震；5级以上的地震开始引起不同程度的破坏，称强震；7级以上的地震称为大震。迄今为止，世界上记录到的最大震级是1960年5月22日在南美智利西海岸发生的8.9级地震。地震烈度（intensity）指地震对地面和建筑物的影响或破坏程度。地震烈度往往与地震震级、震中距及震源深度直接有关。一般来讲，震级越大，震中区烈度越大；对同一地震，离震中区越近烈度越大，离震中区越远，烈度越小；对相同震级的地震，震源深度越浅，地表烈度越大，震源深度越深，地表烈度越小。判断烈度大小主要是根据人的感觉、家具及物品的震动情况、地面建筑物和地形的破坏程度等因素综合确定。按照其强弱分为若干等级，并用数字依序表示即成为烈度表。现在世界上一般采用12度烈度表。在地形图上注明地震时各地的烈度，然后把烈度相同的地点用曲线连接起来，便可构成等震线图。简缩烈度表地震波岩石振动是通过岩石的质点以弹性波形式传播的，从震源中产生的弹性波称为地震波。地震波有三种形式：纵波、横波和表面波。1、纵波(P－waves)是推进波(push

waves)。波时质点作前后运动，物质呈疏密交替，质点的振动方向与波的传播方向一致。纵波可在物质的三态中传播，其速度快，在地壳中为5.5－7km/s，最先到达震中的波动，因而地震时地面总是最先发生上下振动，破坏性较弱。2、横波(S－waves)是剪切波(shearwave波动时质点的振动方向与波的前进方向垂直横波只能在固体中传播，在地壳中为3.2－4.0km/s，是第二个到达震中的波动。横波发生横向振动，地面发生左右抖动或前后抖动这种振动对建筑物的破坏性较强。3、表面波(L－waves)又称L波。它不是震源发生的，而是由纵波与横波在地面相遇后激发产生的。它沿地表面或沿不同介质的界面传播，不能传入地下。其波长大，振幅大，传播速度小（仅横波的一半），是造成建筑物强烈破坏的主要因素。二、地震的成因类型1、构造地震（tectonic

earthquake)由构造运动所引起的地震。这种地震约占地震总数的90％，世界上绝大多数地震特别是震级较大的地震均属此类。其特点是活动性频繁、延续时间较长、影响范围最广、破坏性最大。因此，构造地震是地震研究的主要对象。构造地震的成因目前较流行断层成因的“断层说”（弹性回跳说）。是1910年由美国学者里德（H.F

Read）提出的。该理论认为构造地震的发生是由于断层错动所引起的岩石的突然弹性反跳。以弹性钢片变形为例，弹性钢片两端受力后发生弹性变形，当钢片弯曲变形到达极限时便会突然断开，并且两侧钢片分别向弯曲变形的反方向迅速弹回，在弹回过程中释放原来所积累的能量并产生弹性波。（1）断层说弹性回跳发震机制示意图同样地，地壳或岩石圈也是具有弹性的刚体物质，在构造运动产生的构造应力作用下也会产生弹性应变，积累大量应变能，当应力逐步增加到超过岩石的强度极限时，岩石就会突然发生断裂或使地壳中原来已存在的断裂再次突然错动，断裂两侧的岩石以弹性反跳的形式恢复变形，同时释放大量的应变能产生地震。（2）板块构造说该学说认为：地震主要发生在板块的边界及相邻板块的接触地带，如洋脊、转换断层、海沟-岛弧、年轻的山脉都是地震活动区。因为这里是地应力最容易积累集中并将大量应变能释放出来的地带。（3）相变说实验表明，氟化铵在高温高压下会改变晶体结构，其体积可缩小28%。岩石中矿物晶体在临界温度和压力下，可以从一种结晶状态转变为另一种结晶状态，并发生突然体积变化而释放出巨大的能力，从而引发地震。（4）岩浆侵入说地下深处的岩浆侵入活动以巨大的压力挤入围岩，是围岩破裂产生地震。所以，中深源地震可能是有岩浆侵入作用引起的。2、火山地震（volcanic

earthquake）由火山活动所引起的地震。火山活动时，由于岩浆及其挥发分物质向上运移，冲破附近围岩而发生地震。这类地震有时发生在火山喷发的前夕；有时则直接与喷出过程相伴随。通常，火山地震强度不太大，震源较浅影响范围较小。这类地震为数不多，约占地震总数的7％。主要见于现代火山分布地区。3、塌陷地震易溶岩石被地下水溶蚀后所形成的地下空洞，经过不断扩大，上覆岩石突然陷落所引起的地震。这类地震震源极浅，影响范围很小，只占地震总数的3％，此外，山崩、地滑及矿洞塌陷也可产生类似的地震。世界上地震主要集中在四个地带上：环太平洋地震带(太平洋两侧岛弧及海沟地带)。地中海－印度尼西亚地震带(欧洲、非洲交界部分)（阿尔卑斯－喜马拉雅山地震带）。洋脊和大陆裂谷地震带。转换断层地震带(岩石圈板块的边界)。三、地震的分布地震带分布环太平洋地震带：分布于濒临太平洋的大陆边缘与岛屿。从南美西海岸安第斯山开始，向南经南美洲南端、马尔

维纳斯群岛（福克兰群岛）到南乔治亚岛；向北

经墨西哥、北美洲西岸、阿留申群岛、堪察加半

岛、千岛群岛到日本群岛；然后分成两支，一支

向东南经马里亚纳群岛、关岛到雅浦岛，另一支

向西南经琉球群岛、我国台湾、菲律宾到苏拉威

西岛，与地中海--印尼地震带汇合后，经所罗门群岛、新赫布里底群岛、斐济岛到新西兰。环太平洋地震带：其基本位置和环太平洋火山带相同，但影响范围较火山作用带稍宽，连续成带性也更明显。这条地震带集中了世界上80％的地震，包括大量的浅源地震、90%的中源地震、几乎所有深源地震和全球大部分的特大地震。地中海-印度尼西亚地震带：西起大西洋亚速尔群岛，向东经地中海、土耳其、伊朗、阿富汗、巴基斯坦、印度北部、中国西部和西南部边境、经过缅甸到印度尼西亚，与环太平洋地震带相接。它横越欧亚非三洲，全长2万多公里，基本上与东西向火山带位置相同，但带状特性更加鲜明。该带集中了世界15％的地震。主要是浅源地震和中源地震，缺乏深源地震洋脊地震带：分布在全球洋脊的轴部，均为浅源地震，震级一般较小。此外，大陆内部还有一些分布范围相对较小的地震带。如东非裂谷地震带。我国邻近环太平洋地震带和地中海--印尼地震带的交接地区，地震频繁。中国历史上以及近期都发生过破坏性地震。如1966年邢台地震，1973年甘孜地震，1974年海城营口地震，1975年溧阳地震、炉霍和道孚地震，1976年唐山地震和云南昭通地震，1977年溧阳地震，2008年纹川地震。这些地震除发生在溧阳的两次地震略低于7级外，其余均在7级以上。四、地震的地质作用地震在孕育至发震的全过程中引起地震区地壳物理性质变化并使岩石变形、地表形态改变的作用。常见地震地质作用现象有：1、发震前的地震地质作用地变形地球物理场的变化地下水水位、水量和化学成分的变化（1）地面隆起及塌陷2、发震时的地震地质作用（2）山崩和滑坡地震的激发作用常引起较大规模的山崩和滑坡现象，尤其是在地形陡峻并有较厚碎石层、土层覆盖或基岩松散破碎的地区更易发生。大规模的崩滑往往堵塞河道、积水成湖，或进一步造成水灾。如1933年四川叠溪地震所产生的崩滑作用使大量砂、石阻塞岷江，先成湖泊，后又决口成灾。3、褶皱与断裂震区岩层受到强烈挤压后，往往形成各种小型褶皱和断裂。1931年新疆富蕴地震形成的地震断层4、喷沙冒水在发震阶段由地壳震颤使未成岩的沙土液化，地下水携带着沙土沿地裂缝上涌而发生的一种现象。开始时水柱甚高，可达数米，以后渐次低落。沙粒在地表有时可堆积成圆丘状小沙堆，并常沿着地裂缝呈定向排列。5、海底浊