防灾减灾日④|中国地震局谈“地震冷知识”

防灾减灾日④|中国地震局谈“地震冷知识”
2020-05-12 20:25 来源:澎湃新闻 政务 地震灾害是重大自然灾害风险防范的重要内容,也是影响经济社会和生态环境的颠覆性因素。据统计,1900年以来的120年里,全球共发生8.0级以上特大地震106次,造成超过220万以上人员死亡。今天是国家防震减灾日,带您一起看看那些你可能不知道的有关地震的冷知识。月球上的“月震”与地球上的有很大不同不仅在地球上会发生地震,在月球上也同样会发生月震。在1969~1972年期间,美国阿波罗宇航员在月球周围的着陆点先后放置了6台地震仪,阿波罗12号、14号、15号和16号获得了月震记录并传回地球。月震与地球上的地震有很大的不同!一是,很多月震持续时间非常长,有些可能会持续5至6个小时;二是,月震会发生在很深的地方,月球的半径为1738km,但深的月震会发生在月球内部800~1150km深度;三是,月震的震级一般都很小,深的月震震级一般为1~2级,浅部的月震震级会大一些,有记录到3~4级的较大的月震。有研究认为,月震的发生可能跟潮汐应力有关。(美国阿波罗宇航员巴斯·奥尔德林(Buzz Aldrin)在月球表面部署地震仪)人类记录到了“火星震”火星上也同样存在“火星震”!2018年11月着陆火星的美国“洞察号”火星探测器,在2019年4月6日、登陆的第128个火星日,布设在火星地表的地震仪可能首次捕捉到了火星震的信号。火星没有板块构造,但它持续的冷却和收缩过程会产生压力。当这种压力积累到足够大,就可以引发岩石破裂、造成火星震。(2019年美国“洞察号”火星探测器记录到的首个火星震:左图为洞察号在火星表面布设的甚宽频带地震仪,由图为记录的火星震信号及其频谱图)人类记录到的震级最大的地震有记载以来的最大地震,是1960年的智利9.5级大地震。引发的海啸在智利海岸激起高达25米的海浪,海啸波及整个太平洋,在阿留申群岛、夏威夷、日本、菲律宾、澳大利东南部都造成重大灾害,甚至传播到我国东海岸。地震发生约22小时后,海啸到太平洋彼岸的日本列岛时,波高最高达到8.1米,摧毁了1600多个房屋,导致185人死亡或失踪。地震发生约24小时后,菲律宾又有32人丧生。此次地震还造成6座死火山重新喷发、3座新火山出现。(1960年智利大地震引发的海啸模拟。海啸的传播速度为每小时200英里,星号为震中位置,等高线上的数字是波阵面的传播时间,以小时为单位。 图片由美国国家海洋和大气管理局NOAA提供。)世界上死亡人数最多的大地震1556年(明朝嘉靖三十四年)的陕西华县8?级大地震,据《明史》记载: “(嘉靖)三十四年十二月壬寅,山西、陕西、河南同时地震,声如雷……河、渭大泛,华岳、终南山鸣,河清数日。官吏、军民压死八十三万有奇……”,也就是说,死亡人数超过83万人!当然这个数字存在争议。考虑到人数统计差异、之前因其他灾害外迁人口被统计在内等因素,据估算实际死亡人数可能在45万以内。无论如何,这次地震仍是世界震害之首。世界上最早记录的地震陕西岐山地震发生于周幽王二年 (公元前780年)。这是中国史书记载比较可靠的最早一次大地震,也是世界上最早记录的地震。据《国语·周语》记载,地震时,“西周三川皆震。是岁也,三川竭,岐山崩”。三川即今陕西省的泾河、渭河、洛河。根据《中国历史地震目录》,此次地震的震级约为7级,极震区烈度为9度。人类记录到最深的大地震震源深度超过300km的被称为深源地震(与此相对应的深度0~70km的称为浅源地震、70~300km的为中源地震)。人类迄今为止记录到的最大的深源地震,是2013年5月24日鄂霍次克海8.3级地震,震源深度约为609km。从地震波记录的一般特征上,这次地震与浅源地震并无不同,对于地下深部巨大的围压下发生如此大的脆性破裂,目前尚未有广泛认可的科学解答。(鄂霍次克海的俯冲带模型和2013年鄂霍次克海8.3级地震的发生机制。有研究认为橄榄石向尖晶石的突然转变可能是此次深地震的发生机制。)人类发现的最大的前震前震一般是指在大地震之前发生在震源区附近的地震,严格意义上的前震(称为“直接前震”)还被定义为震源机制与主震接近、反映大地震预滑过程的那些地震。目前已知的最大的前震,是跟2011年东日本9.0级大地震有关。在这次地震发生前的51小时,发生了震级高达7.5的大地震,这么大的地震平时我们都很少遇到,但谁能想到,这只是个“前奏”,后边接着就发生了震级高达9.0级的巨大地震。让世界强国衰落的大地震1755年葡萄牙里斯本发生震级8.5~9.0级大地震(2020年BSSA最新文章认为震级在7.2~8.2级之间),造成6万多人死亡。在15世纪至16世纪,葡萄牙都是世界上首屈一指的强国。葡萄牙全盛时期,在非洲、亚洲、美洲拥有大片殖民地,不论在经济、政治、文化上,都远超西班牙、英国、荷兰、法国等其他欧洲国家。地震引发的火灾几乎将整个里斯本付之一炬。此外还引发浪高达30米的海啸,洪水涌进城里,将逃过地震和火灾的幸存者带入大海。在多重打击下,里斯本80%的建筑被损坏,超过五分之一的人口丧生,再加上逃难而走的流民,里斯本的人口减少了将近十万,经济损失难以估量。此次地震令葡萄牙的国力严重下降,殖民帝国从此衰落。能影响地球自转的大地震地震引起的地球质量重新分布将会引起地球惯性张量的变化。根据角动量守恒原则,这将导致地球自转速度、极移和日长等变化。实际上很多大地震都可以影响到地球自转。2011年东日本9.0级大地震,使得地轴偏移了16cm,使得日本向美洲大陆移动了近4m。地球上到底能发生多大的地震现有知识认为,地球上不可能发生超过10级的巨大地震。这主要是因为地震的震级与发生破裂的断层长度有关,断层越长、可能发生的地震才越大。目前地球上尚不存在可以引发10级地震的断层。地球有限的尺度、地球表面切割成的几个大板块、频繁发生的不同大小的地震不断释放地壳积累起来的能量,这可能都是不能发生10级地震的约束条件。叹为观止的地震间接损失地震造成的经济损失有多少、持续多久?国际著名学术期刊2019年《Nature Communication》发文显示,2011年东日本9.0级地震造成的经济损失持续到现在,给企业造成的间接经济损失高达直接经济损失的100倍。地震造成的最长的地表破裂2004年印尼苏门答腊9.3级大地震,造成的地表破裂长达1150~1350km。地震破裂时间持续了500~600s。造成巨量固体废弃物的地震2011年东日本9.0级大地震及其激发的海啸,造成18.7万多所房屋被严重损坏或摧毁。这些房屋和工厂残骸、废弃汽车、破碎的集装箱和油罐等形成约2300万吨的固体废弃物和超过1200万立方米的海啸沉积物,这些巨量的固体废弃物的清理需要数年以上时间。引发核事故最高级别的地震2011年东日本9.0级大地震和海啸,造成的福岛第一核电站的核灾难被定为国际核事故级别中最高级别的第7级。自灾难发生以来,福岛第一核电站每天用以冷却熔化的反应堆和燃料池而产生的核污水达400吨。专家预计,清除核电站熔化的核废料并清理受辐射污染的大片区域可能需要40年以上,并可能耗资2000亿美元。造成动植物和生态环境大规模破坏的地震2004年印尼苏门答腊9.0级大地震之后,在安达曼群岛北部和中部沿海湿地出现了数平方公里的红树林的死亡,而地震就是直接元凶。这是由于此次地震在该地区造成数十厘米的静态地面隆升,进而潮汐水流入湿地的通道、造成湿地干燥和土壤盐度变化所导致。1960年智利9.5级特大地震产生的海啸,袭击了整个太平洋沿岸,海啸剥蚀土地,并将大量的沙子、岩块以及珊瑚碎片堆积到太平洋沿岸诸多地区,造成大量可种植土地的沙化。最有趣的地震成因传说地震的成因尚有诸多未解之谜,例如地震破裂如何启动、终止等等。人类在文明进程中始终与地震和地震灾害相伴,提出了很多不同的自己认为的地震成因说。饱受地震之苦的日本古代人,并不清楚地震的成因,只能用神话来解释,用各种鱼来解释(鳗鱼、被螃蟹夹住的鳗鱼)。当然最最流行的地震神话还是鲶鱼,鲶鱼背负着日本岛,它总想着掀翻压在其身上的岛屿,因此一动身子就会发生地震,还好,鹿岛神用“要石”压住了鲶鱼的头和尾巴让它不能乱动。在古希腊,人们认为海神波塞冬引起了地震。当他生气时,海神波塞冬会用他的三叉戟击中地面并引发地震。他不可预测的暴力行为为他赢得了“地球振动者”的绰号。中国最早的地震科学普及工作可能开始于1920年宁夏海原8.5级大地震之后。地震后第五天,北京《晨报》刊登题为《地震的道理如何》的科普文章(作者鹤晃),介绍了地震的成因、美国地震学家H. F. Reid的弹性回跳理论。此后,北京《晨报》在1921年2月23日还刊发了翻译国外学者的讲演稿,题目《地震,它的性质成因及重大地震的讲演》。中国最早开展的震后科学考察的地震中国政府最早组织的震后科学考察工作,开始于1920年的宁夏海原8.5级大地震。地震发生后的次年,我国现代地质学的奠基人之一、时任中央地质调查所代理所长,翁文灏先生,带领来自内务、教育、农商三个部的考察队员,亲临现场考察并撰写成《甘肃地震考》等著作,拉开了中国近代地震科学考察的序幕。作者简介:蒋长胜,研究员、博士生导师,中国地震局地球物理研究所非天然地震研究室主任。中国地震学会地震学专业委员会副主任、国际地震学与内部物理学协会(IASPEI)教育和推广委员会委员。