地震的分类、发生及预测

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1、地震的分类、发生及预测陈运泰 曾融生 吴忠良一、从地震的分类说起地震和刮风下雨一样，是一种自然现象。因此，地震是可以通过科学去研究，去认识的。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的水平。对地震的分类的研究可以追溯到19世纪。1878年，德国科学家霍尔尼斯把地震分成三类：火山地震、陷落地震、构造地震。这个分类的缺点是过于简单，它反映了当时人们的观测视野的局限。在19世纪中叶还没有地震仪。最早的近代意义上的地震仪出现于1870～1880年代，人类第一次记录到距离记录仪器很远的地震则是在1889年，饶有兴味的是，那次地震并不是在地震仪上，而是在扮

2、演地震仪角色的倾斜仪上记录到的。（一）浅源地震与深源地震地震仪的出现使人们可以对地球内部结构进行详细的研究。20世纪初至30年代末就在物理学家发现电子、质子和中子的同时，地震学家发现了地壳、地幔、液态地外核和固态地内核。对地球内部结构的了解反过来使地震学家可以准确地测定地震的位置，尤其是地震的深度。早期的地震学有一个认识上的局限，就是认为所有的构造地震都是很浅的。当时的地质学家也认为，地震不可能发生在特别深的地方。从20年代开始，越来越多的观测数据表明，构造地震可以分成两类。浅源地震，大多发生在地表以下30km深度以上的范围内；而中深源地震，最深的可以达到650km

3、左右，并且形成一个倾斜的地震带——称为本尼奥夫带。把浅源地震和深源地震在“血缘”上联系在一起的，是板块构造学说这一被称为“地球科学革命”的全球构造理论。在俯冲型的板块边界上，最初由扩张而产生的海洋岩石层板块在俯冲带上最终找到自己的归宿，与地幔对流有关的“传送带”的运动导致了深源地震的发生。板块构造运动同样是浅源地震的动力来源。全球大多数地震都发生在板块边界上。以板块构造为参考，我们又有了一个更有意义的分类：板间地震、板内地震。美国西部、日本列岛、台湾岛的地震属于板间地震，中国大陆上的大部分地区和俄罗斯远东地区的地震属于板内地震。板内地震多数发生在大陆内，有时又称为大陆地

4、震。海洋板块很年轻，大陆板块较古老，因此与发生在板块之间的地震相比，大陆地震具有空间分布范围广（而不是像板间地震那样具有接近线性的分布）、构造环境复杂（而不是像板间地震那样具有相对说来较为简单的构造环境）、破裂过程复杂（兼有破裂和摩擦成分，而不是像板间地震那样以摩擦滑动为主）、前兆范围较大、前兆图像复杂（而不是像板间地震那样前兆范围较小，前兆很弱）等特点。对大陆地震的研究是目前地球科学中的一个挑战性的前沿课题。（二）大地震与小地震早期人们主要是用烈度，即地震造成的破坏的程度来度量一次地震的大小，这种度量好像是用炸弹造成的破坏来度量一颗炸弹的TNT当量。20世纪30年

5、代，里克特引入震级的概念，它相当于在距离炸弹很近的一个“标准距离”上，用炸弹引起的空气振动的幅度来度量炸弹的威力，这样就客观多了。里克特使用的是地面运动的振幅的对数。他使用的“标准”地震仪是伍德-安德森式短周期地震仪。自从里克特提出“里氏震级”的概念以后，很多地震学家针对不同的仪器提出了不同的震级。长期以来，地震学家一直相信这些震级之间可以互相“换算”，即“一个地震只能有一个震级”。但是70年代人们终于发现这种统一是不可能的，原因是地震具有复杂的频谱结构，而每一种特定的震级都是针对一个特定的频段测得的。作为持续近半个世纪的统一震级的努力的终结，德国地震学家杜达把地震分成

6、蓝地震（即以高频为主的地震）和红地震（即以低频为主的地震），这个分类标志着人类对地震认识的一次重要的进步。这种进步的意义到了80年代才开始为大多数地震学家所认识。宽频带地震学的出现使地震学家对地震的描述由“单色”的变成“彩色”的。但是促使这一进步的出现的重要因素却并不是理论上的突破，而是观测技术上的突破。1975年前后，两项关键性的技术引入地震观测，一是电子反馈技术，二是数字化技术。这两项技术的引入给地震学带来一次革命性的变革。早在里克特引入震级之后不久，地震学家古登堡和里克特就发现，不同震级的地震的频度N与震级M之间存在一个简单的对数关系：            

7、                 lgN＝a－bM这个关系称为古登堡-里克特定律。一般说来，大地震少，小地震多，这并不出人意料，但是大地震和小地震之间（至少在一定的范围内）存在一个“干脆利落”的对数关系，却不能不让人深思。另一方面，古登堡-里克特关系却并不像当初人们认为的那么“单纯”。人们发现，由这一定律可以把地震分成两类：小地震、大地震。小地震的频度满足标准的古登堡里克特关系，而大地震的频度则偏离这种线性关系，这种分类对于通过小地震来预测大地震具有重要的意义。至于为什么会有这种偏离，却是一个有待研究的问题。小地震还可