地震:从影视到生活,从灾害到工具

文摘   2024-10-01 12:00   北京  

点击上方蓝色字体关注,一起探索地球!







在各类地质灾害中,地震破坏性大,预报困难,往往造成重大人员伤亡和财产损失。以地震为题的电影,也不断向人们展示着地震的残酷。电影《唐山大地震》中,除了感人至深的方大强一家的坎坷经历之外,震时房屋坍塌、居民伤亡的场景,让很多观众时隔多年仍然历历在目。除了造成房屋倒塌外,地震还可能形成山体崩塌、滑坡、泥石流、砂土液化、水灾自然灾害和火灾、通讯中断、饮用水源污染、瘟疫,以及工厂毒气、医院细菌、放射性物质导致的污染等社会性灾害,深海区的强烈地震还会引起海啸。

强震将繁华的城市变成一片废墟





难道地震对人类来说只是灾难吗?其实任何一枚硬币都有正反两面,地震对于人类也有正面意义。


地震的探针作用

地震的本质是能量释放时造成的震动,期间会产生地震波。地震波是人们研究地球结构的重要工具。早在1760年,英国地质学家和天文学家约翰·米歇尔(John Michel)在调查1755年的葡萄牙里斯本大地震后提出:地震是以地震波的形式传递的。他还引述该地震目击者的话,地面“就像大海的海浪”一样上下起伏。到了19世纪,研究者们收集、整理了全球范围的地震主要参数,在勾画出全球地震带的同时,发现在深海地区,地震带与洋中脊是基本重合的。该观测结果为后来的板块构造学说提供了重要证据。

地震波像深入地心的探针,帮助我们研究无法直接观测的地球内部结构。1897年,英国地质学家奥尔德姆(Oldham)首先在地震图上识别出了纵波和横波,这标志着人类正式开始用地震波研究地球内部结构。1906年,他发现了地核的存在。1909年,克罗地亚地震学家莫霍洛维奇研究巴尔干半岛的地震时发现,地震波在该地区地下50余千米处,传播速度会突然加快,显示了该深度以上及以下的物质成分和状态不同,存在一个界面。莫霍洛维奇据此认为地球有内外层之分。后来,经观测证实这个界面不仅在欧洲存在,在全球也普遍存在,但不同地区这个界面深度略有不同。为了纪念莫霍洛维奇的贡献,人们将他发现的这个间断面命名为莫霍洛维奇间断面(简称莫霍面),这是地壳与地幔的分界面。

此后,依靠地震波等地球物理手段,人们对地球内部结构有了更深刻的认识。1914年,德国科学家古登堡(Gutenberg)指出地幔与地核的界面位于地下约2900千米处,这个分界面被人们称作古登堡面。1926年,英国数学家、地球物理学家杰弗里斯(Jefferys)证明了地核是液态的,1936年,丹麦地震学家莱曼(Lehmann)提出了内核的存在,至此,我们终于确立了地球的“地壳—地幔—地核”结构模型。

人们对地球内部结构的了解要借助地震











地震与找矿

除了研究地球结构外,地震波在寻找油气资源和金属矿产资源,尤其是深部金属矿产资源上有着重要的作用。地震勘探主要通过人工激发地震波,研究它在地层中的传播速度、变化等情况,借此查明地下的地质构造和成矿地质体。

在石油勘探中有一个专业术语叫做地震相分析,即根据地震资料解释岩相和环境背景,是20世纪70年代末发展起来的一种地质勘探方法。地震相分析可以进行区域地层解释,确定区域沉积体系和岩相特征,分析解释沉积发育史,以便预测可能的生油区和储集相带,是进行石油勘探的重要手段之一。


地震在石油勘探中具有重要作用

金属矿的地震勘探技术大多来源于石油地震勘探技术,主要利用地震波的传播时间和空间等运动学特征和振幅、频谱、相位、波长等动力学特征探测、确定一些矿床所在的断层、成矿地质体、侵入岩体等,进而寻找矿产资源。

地震波在不同介质中波形是不同的,这是地震找矿的原理。

地震还可以另一种不可思议的方式协助人们找矿。地震可能引起地面沉降,甚至把山脉中的矿脉暴露出来,将深埋于地下的矿产带到地表,这对矿产的开发和利用有重要的意义。

此外,地震与成矿作用密切相关。一些学者通过研究发现,一些隐爆角砾岩型、斑岩型和浅成热液型矿床的形成会受到地震的“助力”。这是因为地震和火山爆发会造成地壳浅表的温度、压力和pH值等参数的剧烈变化,最终导致热液矿床形成。澳大利亚科学家韦瑟利(Weatherley. D. K.)和亨利(Henley. R. W.)在2013年《自然-地球科学》(Nature-Geosciences)上刊文表明,地震中地下流体的瞬间蒸发会造成金矿发生沉淀。



地震促进建筑改良和城市规划布局的提升

为了进一步减少地震造成的伤亡,世界各国的房屋建筑也不断地在抗震方面改进。以日本2011年3月11日的东北部海域里氏9级强烈地震为例,该地震是日本地震记录史上震级最高的一次,但因日本的多数建筑采取刚性结构,极大地降低地震时的摇动,辅以普遍使用的橡胶等隔震装置,全面地提高了建筑物的抗震性能,许多高楼在强震的袭击下仍保存完好,有些高楼仅出现一些扭曲。

我国也在不断的研究中一步步发展出了隔震和耗能减震等不同的抗震技术,并在建筑中广泛应用,比如国家博物馆、北京京西宾馆、北京火车站等。又如,在“5·12”汶川大地震中,采用了上述技术的高层建筑并没有受到太大损坏。此外,针对我国建筑中砌体建筑占据多数,且砌体建筑在地震中极易受到损坏的情况,我国发明了一种构造柱圈梁的砌体建筑施工方法,用该方法建成的建筑,在砌体结构中添置了圈梁、构造柱等部件,极大地增强了建筑物的抗震性能。

房屋抗震结构设计

基础设施方面,减轻地震次生灾害的措施得到了迅速普及。以1923年日本关东地区的7.9级地震为例,该地震导致横滨发生了200余处火灾,因街道狭窄,消防车无法进入,导致大量人员伤亡。据统计,这次灾难中,城市绿地、广场和公园等公共场所对阻止火势蔓延做出巨大贡献,效力大致相当于人工灭火的两倍以上。地震发生后,东京约70%的市民把公园等公共场所作为避难的地方。其后,日本在全国各地都建设足够数量的公园,在避难通道两旁设立绿化带,所有公园配套完善的防灾设施,并对市民进行了相关防灾训练,这些措施也迅速在世界多个国家普及,为减轻地震的伤亡做出了重要的贡献。




地震形成自然遗迹

地震会形成众多地质美景。地质构造中断层的产生往往伴随着地震。因此,我们可以说,受断层控制的块体,呈整体抬升或翘起抬升形成的泰山、华山等断块山;因断层陷落,积水聚集形成的滇池等断层湖,这些美景都是地震带给我们的。例如山东泰山的形成与泰前断裂有关,而这条断裂是远古地震的产物。

地震形成的遗址也是重要的自然遗产,它包含着强烈地震造成的地貌变化,有着重要的保护、保存、观赏、教育和科学研究价值。比如山东郯城县麦坡地震活断层遗址,呈现大量断层陡坡等典型构造地貌和古地震遗迹,是国内地震地质学界的活教材之一。

山东泰山的形成与泰前断裂有关,而这条断裂是远古地震的产物



总之,地震是一种自然灾害,也是一种可以加以利用的自然过程。我们应该用更加科学的观点了解地震,用更充分准备、更专业的避险知识减轻灾害。与此同时,我们要进一步发挥地震在科学研究、寻找自然中的探针作用,为人类的发展造福




责编尹   超
排版|肖嘉钰
审核|刘   丹


地球杂志
自然资源文化与地球科学传播融媒体

此为地球杂志官方微信公众号

所有原创文章皆由“地球杂志”编辑推送

欢迎转发在看,转载请联系后台。



▼  往期精彩回顾  
成语中描绘的地质灾害
地球的童年——探索创世纪的“时光探针”
关于地震,你需要知道……
发现“在看”和“赞”了吗,戳我试试吧


地球杂志
《地球》是自然资源部主管、中国地质博物馆主办的科普期刊。国内外公开发行,国际标准刊号:ISSN 1000-405X,国内统一刊号:CN 11-1467/P,邮发代号:2-253。欢迎订阅关注。
 最新文章