第1章 你知道地震吗(1)

地震是全人类面临的巨大突发性灾害，严重威胁着人类的生命安全和经济发展，新世纪以来全球巨大灾害性地震频繁发生，经济损失更是难以估量。在科学技术十分发达的今天，地震灾害给人类带来了巨大的挑战。

你了解地球吗

地球在宇宙中是一个并不起眼的天体，只是太阳系中的普通一员。然而，在太阳系的九大行星中，地球又是独一无—的。这是因为，地球上有水以及生命；还因为它的板块运动，它的地壳和地幔之间的循环以及地核与地幔之间的相互作用，这些现象在其他行星上或是没有发生，或是已经消亡。

虽然人类正热衷于探索宇宙中的生命，但是迄今为止仍未有有价值的实质性发现。毫无疑问，地球提供的优越条件使它十分适合于生命的生存和繁殖。地球与太阳的距离适中，使地球获得了适量的太阳辐射，地表平均温度在14°C左右，这为生物的起源与发展，为人类的出现与生存提供了条件；另外，地球的质量适中，为1.00，而水星的质量极低，为0.05，木星的质量则高达317.94。地球的平均密度为5.52克/立方米，而土星的平均密度只有0.70克/立方米。地球适中的质量和较高的密度，使其周围保持着大气和水体，而液态水的存在对于生命的存在是至关重要的。

液态水的存在和转移，对于地壳环境的变化也十分重要。地球内部的活动主要受地球内部的热所驱动。现在地球内部的热状态，是它能够产生板块运动，并造成今日地球外观千姿百态的主要动力。

虽然地球大气的成分随地球年龄而有所变化，但是现在的地球岩石圈、水圈、大气圈、生物圈的相辅相成，使得地球大气可以提供足够供生命所需要的氧气，同时又有足够的二氧化碳来保护生命免受太阳剧烈辐射的伤害。地球的这些独特的构造和现象，主要是由原始地球上所堆积颗粒的物质成分以及它的演化历史所决定的。

原始地球，是在46亿年前，由许多星际颗粒积聚而成。这些颗粒的成分与陨石相似，各种硅酸盐的颗粒和金属铁—镍的颗粒，互相摻杂混和在一起，可能还有一定数量的硫化铁和氧化铁。其中硅酸盐的熔点较高，密度较小，而铁—镍的熔点较低，密度较大。由于颗粒积聚时碰撞所产生的热，以及初期地球存在的短寿命放射性物质衰变时所产生的热，原始地球很快便被加热，温度达到金属铁—镍的熔点，使金属铁—镍以及硫化铁、氧化铁等成分熔化。由于它们的密度较大，因此向地心集中。从这个过程一开始，很大一部分的“重力位能”便被释放出来，使原始地球的加热速度更快，因此又使金属铁一镍向地心集中的速度也加快。据估计，金属铁—镍向地心集中形成地核的过程不会超过1亿年。由于铁—镍成分的熔化，并分离开来，向地心集中，形成地核，剩下较轻的硅酸盐物质便形成现在的地幔。

在形成地核和地幔的同时，或是稍晚一些，组成地球的物质中一些更轻的成分（主要是玄武岩）也从地幔中分异出来，形成地壳。地球形成后不久，刚从地幔分异出来的地壳很薄，而且不稳定。地壳的成分主要是玄武岩。后来有些地壳俯冲到上地幔，与上地幔物质起化学作用，形成花岗岩。只是到了这个时候，才产生了由许多分散的块组成的大陆地壳，但块的体积都不大。

在开始的6亿~7亿年时间内，地壳很容易遭到岩桨作用和陨石撞击的破坏，这解释了为什么现今地面上找不到比40亿年前更老的岩石。

大约在40亿年前，陨石对地面的撞击达到最高潮，这时大陆地壳形成的速度也加快了。在太古代时，已有较多的大陆形成。

自25~6亿年前，这段时期称为元古代。在元古代的初期，大约3/4的大陆地壳已经形成。后来，许多有花岗岩的地壳块体互相碰撞并缝合在一起，形成为数不多的大陆坚稳地，或称地盾。在此时期，地球内部温度逐渐降低，地壳和岩石圈变得更加坚硬。这时，地壳经历了广泛的岩桨作用和变质作用。在太古代时期，地球内部比现今要热得多。那时冒泡似的垂直向运动可能比水平向的滑动要剧烈得多，因此，像现今的板块构造还没有形成。现在还没有确切的证据说明板块构造运动是从什么时候开始的，但很可能是在元古代中期（18亿年前）以后，板块构造运动才开始启动。以后，大陆经历了数次的拼合和分裂。

大约在5亿年前，大陆拼合成为一个超级大陆，但后来又逐渐分裂成为今日地球上五大陆七大洲的格局。现今大陆地壳存在10—20千米厚的花岗岩层，这和其他内行星或大行星的卫星有很大不同。其他内行星的星壳只有玄武岩层；大行星的卫星，其星壳是由冰一岩混合组成的。它们都是从地幔物质部分熔化后分异出来的。这种星壳称为次生星壳。月球表面有些由斜长岩组成的块体，飘浮在无水的岩桨海上；这些块体可能是原生月壳，在月球刚形成但仍处于熔化状态时产生的。

金星的大小和地球最为相似，它们的演化历史可能也相似。但是，金星壳和地壳差异也很大。金星上的高山是由玄武岩组成的。玄武岩的密度大，显然不能产生像地球这样的俯冲带。火星和水星上也没有发现像地球大陆这样的花岗岩层。

随着地球内部物质的加热和部分熔化，被封闭的原始结晶水，多半以热蒸汽的形态被释放出来，并且与熔岩一起被带到地面上。按照现在火山岩喷发的速度，这样产生的水便可以形成海洋中的水。

关于地球大气层何时形成以及如何形成的问题，要更复杂得多。但是，有一点是可以肯定的，即原始地球的大气层与现在主要由氮和氧所组成的大气层有很大差异。因为在原始地球积聚过程中，依靠重力无法保持大气层。所以大气层的成分必然是由于地球内部的“出气”所组成。从火山喷发的物质可知，地球“出气”中会有水、氮化氢、一氧化碳、二氧化碳和氮气等，而氢气很快便会逃逸。由于太阳的光解作用，有些水会被分解为氢气和氧气；氢气照样会逃逸，而氧气又很活跃，非常容易和地壳的气体或地壳物质组成氧化物。因此，现在大气层中的自由氧气只能在地球出现绿色植物以后，由于光合作用，把二氧化碳和水变成有机物和氧气。等到光合作用所生成的氧气比组成氧化物时所消耗的氧气还多时，足够多的氧气才能被积聚。

地球上大部分二氧化碳都与其他物质化合，组成石灰岩、煤、石油等，成为今日人类的主要能源。少量存留的二氧化碳成为植物光合作用必不可少的原料。

地球与太阳相距大约1.4亿千米。如果地球与太阳距离缩短1000千米的话，地球上的温度便会增高，使水蒸气不会冷却成水，大气中的二氧化碳也不会组成岩石层中的燃料。果真如此的话，地球的面貌将会大大改观！

地球内部的水、二氧化碳以及其他气体，通过喷发或是没有喷发的火山，排放到大气中去。太阳光把水分子分解成氢和氧。植物的光合作用消耗了大气中的二氧化碳，而把新生的氧排到大气中，供给人们的需要。围绕地球的岩石圈、水圈、大气圈以及生物圈，形成了一个奇妙的大循环。经历了几十亿年丰富多彩的演化，地球终于演变成了如今这样一个独特的行星。

地球的构造

“上天容易入地难”，目前对地球认识还有许多模糊的地方。通常认为，地球是一个稍微呈梨形的椭球体，半径约6400千米，外层是地壳，地壳之下由外向里分别为地幔和地核。地壳的平均厚度30—40千米，地幔的厚度约2900km，地核的半径约3500千米。它们的分层结构就像鸡蛋的蛋壳、蛋清和蛋黄。地核又分为内地核和外地核。外地核呈液体熔融状态，主要由铁、镍等元素组成，它们可以流动（对流），这层液态外核为内核的旋转提供了条件。内核呈固态，成分以铁为主，内部压力极大，温度极高。

地震是地球上的一种自然现象，对人类的危害十分惨重，被有关国际组织列为自然灾害之首。人类与地震灾害的斗争历史已十分久远。我国战国时代以前的《竹书纪年》中就提到了山东泰山和河南西部两次地震，距今已有4000年的历史。公元132年，东汉的张衡发明了世界上最早的地震仪一一候风地动仪。用这架地震仪曾准确地判定了一些地震震中的方向。这台地震仪比其他国家的地震仪早1700多年。究竟为什么会发生地震呢？我国自古以来就传说，地动就是龙在活动。按这种传说，龙是个十分庞大的神物，一般静卧不动，一旦活动就发生地震。大动大震，小动小震，小到皱眉眨眼，大到翻身打滚。于是，人们总是时时处处给龙王烧香献牲，祈求平安。

西方人把地震带来的灾难看作是上帝的惩罚。公元1755年11月1日，正值万圣节，葡萄牙首府里斯本所有的大教堂都在举行祈祷仪式。善男信女们正在虔诚地祈求上帝拯救他们。突然，一场毁灭性大地震降临里斯本城，教堂坍塌，教徒伤亡。部分幸存者逃到海滨，又被高达20米的大西洋怒涛卷走，死伤极为惨重。狂热的布道者硬说这是上帝对触犯教规者的惩罚。

这次地震，不仅在6分钟内将名城里斯本几乎变成一片废墟，也使非洲的摩洛哥损失惨重。连欧洲南部各地的教堂也是大钟震响、吊灯晃动。还使瑞典、瑞士和意大利的湖水泛起了波澜。这次地震的震感直径达2000多千米。

现代科学技术高速发展，人们不会再认为地震是“龙打滚”或“上帝的惩罚”。科学家根据地震的成因和引发的作用力，将地震分为构造地震、陷洛地震、火山地震及人工诱发地震。构造地震是地壳运动使震源内部物质发生了形体和位置上的改变引起的；陷落地震是由地壳上层压力造成地下溶洞坍塌引起的；火山地震是由火山喷发引起的；人工诱发地震则是人为地在地下或地表进行的巨大震动引起的，如巨大的地下核试验等。

在科学中，最基本的知识是分类。分类反映了人们对自然现象的认识水平。从不同的角度，为了不同的研究目的，可以对地震进行不同的划分。

按地震的形成原因分：构造地震、陷落地震、火山地震及人工诱发地震。

构造地震是地壳运动使震源处物质发生了形体和位置上的改变引起的，世界上的破坏性地震90%以上都属此类。比如，邢台大地震、唐山大地震、汶川大地震等等。

陷落地震是由地壳上层压力造成地下溶洞塌陷引起地表的震动。比如采矿时由掘进面附近岩石破裂引发的地震。

火山地震是由于火山喷发引起的地表震动。它约占地震总量的7%c。火山爆发就像在地下进行爆破一样，当然会使大地产生震动，规模也有大的。因为有的火山爆发所拥有的能量，和以前大地震释放出的能量差不多，甚至超过，它所能造成的震动也是不小的。

火山爆发

前后也有地震发生。因为在火山爆发前，大量岩桨已在那里的地壳中聚集膨胀，既可以使岩层产生新的断裂，又可以促使那些原有的断裂再次发生变动，所以一般都有地震发生。当然地震也就成了火山快要爆发的信号。在火山爆发后，大量岩桨迅速喷出地表，地下深处的岩桨来不及补充，于是留下空间，因此岩层就会塌陷，产生断裂，造成一些规模很小的地震。例如1976年8月16日加勒比海中的瓜德罗普岛上的苏拂里埃尔火山爆发后两三天内，发生的地震达到大约1000次之多。接着，在8月30日又一次大爆发。火山活动地区内的地震是相当多的，不过一般都不大。我国没有正在活动的火山，可能活动的火山也极少，对我国来说，研究这种类型的地震是没有多大意义的。

人工诱发地震是由人为的活动引发的地震。例如巨大的地下核试验，或修建大坝进行水库蓄水而引起的地震等。相对于构造地震来说。核试验引起的地震高频成分比较多，利用这一特点可以区别出某地的地震是天然地震还是核试验地震。比如，在2009年朝鲜进行核试验后，国际社会很快就在周边检测到了由核试验所引发的地震动，并据此推断出了核试验的量级有多大。由水库蓄水引起的地震，历史上也频频发生，尤其近几年，随着修建大坝速度的加快，这一问题也再次成为了环境保护学家与地质学家争论的焦点。1967年12月，印度的柯伊那水库地区发生了一次6.5级地震，大坝受到破坏，造成严重损失。这个地区原来没有发生过什么地震，可是在1962年水库开始蓄水，当蓄水量还没有达到总容量的一半时，这里的小地震就频繁出现，5年之后，发生了这次破坏性地震。这次地震是不是水库蓄水引起的呢？事实上确实有关，世界上不少水库蓄水后都有过类似的现象。到1975年为止，共计有20个国家近50个水库发生了这类地震，不过一般都很小，5级和5级以上的还不到10次，最大的就算印度柯伊那这次6.5级地震了。

水库蓄水为什么会发生地震呢？这不仅因为水库中水的重量会增加对那里地壳的压力，同时还由于水向岩层里渗透所产生的力的作用，以及岩石中的水增多后，会改变原来的性能，打乱了原来地壳中力的平衡。但这仅仅是事情的一方面，更重要的原因，是由于那里的地下存在着断裂，水库一般修建在峡谷之中，这种地形的出现，往往与断层有关。当水渗进断裂带以后，使断裂带两边的岩层之间摩擦减少，易于滑动。因此，并不是水库蓄了水就会有地震，主要还在于这里的地壳中有无可以活动的断裂，而水库蓄水只不过是一种触发作用。这类地震，目前记录到得都不大，还没有超过6.5级的，可能是因为它的触发作用，使这里地壳中积累的能量通过一系列小地震已经释放出来了。对于这种地震，只要事先估计到它的可能性，采取工程上的预防措施，是可以保证水库安全的。我国广东河源新丰江水库在1959年10月蓄水，次月即开始发生很小的地震。出现这个情况以后，当即严密监视地震的活动，并采取了加固大坝等措施。因此，在1962年3月19日发生6.1级地震时，水库安全无恙。

地藏王的传说