1.1　地震的成因類型及分布

1.1.1　地震的成因類型

地震形成的原因多種多樣,按其成因可分天然地震與人為地震兩大類型。人為地震所引起的地表振動輕微,影響范圍小,且能做到事先預告及預防,不是所要討論的對象。以下所講皆指天然地震。天然地震按其成因可劃分為構造地震、火山地震、陷落地震和誘發地震。

1.1.1.1　構造地震

由于地質構造作用所產生的地震稱為構造地震(tectonic earthquake)。這種地震與構造運動的強弱直接有關,它分布于新生代以來地質構造運動最為劇烈的地區。構造地震是地震的最主要類型,約占地震總數的90%。一般認為這種地震的形成是由于巖層在大地構造應力的作用下產生應變,積累了大量的彈性應變能,當應變一旦超過極限數值,巖層就突然破裂和產生位移,形成大的斷裂,同時釋放出大量的能量,以彈性波的形式引起地殼的振動,從而產生地震。此外,在已有的大斷層上,當斷裂的兩盤發生相對運動時,如在斷裂面上有堅固的大塊巖層伸出,能夠阻擋滑動作用,兩盤的相對運動在那里就會受阻,局部的應力就越來越集中,一旦超過極限,阻擋的巖塊被粉碎,地震也會發生。這種類型地震絕大部分都是淺源地震,由于它距地表很近,對地面的影響最顯著,一些巨大的破壞性地震都屬于這種類型。

根據李四光的研究,這種淺源斷層地震多發生在第三紀、第四紀以來的活動斷裂帶內,并且具有如下規律:

(1)活動斷裂帶曲折最突出的部位,往往是震中所在的地點。因為那種部位往往是構造脆弱的地方,也往往是應力集中的地方。

(2)活動斷裂帶的兩頭,有時是震中往返跳動的地點。因為活動斷裂帶在應力加強而被迫向外發展的時候,它的兩端是繼續發展的最有利部位。

(3)一條活動斷裂帶和另一斷裂帶交叉的地方,往往是震中所在的地點。因為斷裂交叉的部位,其斷面多崎嶇不平或有大量破壞的巖塊聚集在一起,容易導致應力集中。

1.1.1.2　火山地震

由于火山噴發和火山下面巖漿活動而產生的地面振動稱為火山地震(volcanic earthquake)。在世界一些大火山帶都能觀測到與火山活動有關的地震。火山活動有時相當猛烈,但地震波及的地區多局限于火山附近數十公里的范圍。火山地震在我國很少見,主要分布在日本、印度尼西亞及南美洲等地。火山地震約占地震總數的7%。值得注意的是,在火山地區的地震并不總與火山噴發活動有關。這是因為火山與地震均為現代地殼運動的一種表現形式,二者往往出現在同一地帶。在這些地區,地震對火山噴發也可能起激發作用,如1960年5月智利大地震就引起了火山的重新噴發。

1.1.1.3　陷落地震

由于洞穴崩塌、地層陷落等原因發生的地震,稱為陷落地震(collapse earthquake)。這種地震能量小、震級小,發生次數也很少,僅占地震總數的5%。在巖溶發育地區,由于溶洞陷落而引起的地震,危害小,影響范圍不大。另外,在一些礦區,當巖層比較堅固完整時,采空區并不立即塌落,而是待懸空面積相當大以后方才塌落,因而造成礦山陷落地震。由于陷落地震總是發生在人煙稠密的工礦區,對地面上的破壞較大,給安全生產帶來很大威脅,應當給予足夠的重視。

1.1.1.4　誘發地震

在構造應力原來處于相對平衡的地區,由于外界力量的作用,破壞了相對穩定的狀態,發生構造運動并引起的地震,稱為誘發地震(induced earthquake)。屬于這種類型的地震有水庫地震、深井注水地震和爆破引起的地震。

由建筑水庫引起地震的問題,近年來受到人們廣泛關注。因為它能引發較高震級的地震而造成地面的破壞,進而危及水壩本身安全及人民生命財產安全。我國著名的水庫地震發生于廣東新豐江水庫(壩高105m)。該水庫在蓄水后一個月即發生地震。隨著水位上升,壩、庫區的有感地震也增多、加強,震級也越來越高,蓄水后發生的地震最大為6.1級地震。與深井注水有關的地震,最典型的例子是美國科羅拉多州丹佛地區地震。該地一口排灌廢水的深井(深度為3614m)在使用后不久,就發生了地震。地震出現于深井附近,當注水量加大時,地震隨之加強,而當注水量減少時,地震隨之減弱。其原因可能是注水后巖石抗剪強度降低,導致破裂面重新滑動,進而產生了這種現象。

另外,地下核爆炸、大爆破均可能激發小的地震。

應該指出的是,不是所有的水庫、深井注水和大爆破都能引起地震,外界的觸發只是一個條件,必須通過內在的原因而起作用。也就是說,只有在一定的構造條件和地層條件下,外因誘發時,才可能有地震發生。

1.1.2　地震帶分布

地震并不是均勻分布于地球的各個部分,而是集中于某些特定的條帶上或板塊邊界上。這些地震集中分布的條帶稱為地震活動帶或地震帶。

1.1.2.1　世界地震帶分布

世界范圍內的主要地震帶是環太平洋地震帶與地中海—喜馬拉雅地震帶,它們都是板塊的匯聚邊界。

1.環太平洋地震帶

沿南北美洲西海岸,向北至阿拉斯加,經阿留申群島至堪察加半島,轉向西南沿千島群島至日本列島,然后分為兩支,一支向南經馬里亞納群島至伊利安島;另一支向西南經中國臺灣、菲律賓、印度尼西亞至伊利安島。兩支匯合后經所羅門至新西蘭。

這一地震帶的地震活動性最強,是地球上最主要的地震帶。全世界80%的淺源地震、90%的中源地震和幾乎全部深源地震集中于此帶,其釋放出來的地震能量約占全球所有地震釋放能量的76%。

2.地中海—喜馬拉雅地震帶

主要分布于歐亞大陸,又稱歐亞地震帶。西起大西洋亞速爾島,經地中海、希臘、土耳其、印度北部、中國西部與西南地區,過緬甸至印度尼西亞與環太平洋地震帶匯合。這一地震帶的地震很多,也很強烈,它們釋放出來的能量約占全球所有地震釋放能量的22%。

365—2011年,世界發生的主要地震災害見表1.1.1。

1.1.2.2　中國地震分布

中國是一個多地震的國家,近幾十年來,發生了多次破壞性的強烈地震,如1920年2月的甘肅地震、1966年3月河北邢臺地震、1970年1月云南通海地震、1973年2月四川爐霍地震、1975年2月遼寧海城地震、1976年7月河北唐山地震、1999年9月21日臺灣集集地震、2008年5月12日四川汶川地震、2010年4月14日青海玉樹地震等。

中國地處世界上兩大地震活動帶的中間,地震活動性比較強烈,主要集中在以下5大地震帶。

1.東南沿海及臺灣地震帶

東南沿海地震帶地理上主要包括福建、廣東兩省及江西、廣西鄰近的一小部分。這條地震帶受與海岸線大致平行的新華夏系北東向活動斷裂控制,另外,一些北西向活動斷裂在形成發震條件中也起一定作用。臺灣地震帶屬于環太平洋地震帶,地震最頻繁。

2.郯城—廬江地震帶

郯城—廬江地震帶自安徽廬江往北至山東郯城一線,并越渤海,經營口再往北,與吉林舒蘭、黑龍江依蘭斷裂連接,是我國東部的強地震帶。近年來,郯城—廬江斷裂帶北段一直被列為地震危險重點監視區,該帶東距西太平洋板塊邊界1000多公里,西距印度板塊邊界2000km,它是歐亞板塊內部一個新生代相對活躍的巖石圈斷裂系統,其動力學環境與機制應深入討論。1966年邢臺6.8級和7.2級地震、1975年遼寧海城7.3級地震、1976年唐山7.8級地震后,地表破裂位移及震源機制反映了震源右旋或左旋走滑錯動的特征。

3.華北地震帶

華北地震帶北起燕山,南經山西到渭河平原,構成“S”形的地帶。該地震帶的地震強度和頻度僅次于青藏高原地震區,位居全國第二。由于首都圈位于這個地震帶內,所以格外引人關注。據統計,該地震帶有據可查的8級地震曾發生過5次;7～7.9級地震曾發生過18次。因位于中國人口稠密、大城市集中、政治和經濟、文化、交通都很發達的地區,地震災害的威脅極為嚴重。

4.橫貫中國的南北向地震帶

南北向地震帶北起賀蘭山、六盤山,橫越秦嶺,通過甘肅文縣,沿岷江向南,經四川盆地西緣,直達滇東地區,是規模巨大的強地震帶。這條地震帶上,集中了中國有歷史記錄以來1/2的8級以上大地震。2008年5月12日14:28,四川省汶川縣發生的8.0級地震就位于這條地震帶上。地質學家們認為:印度大陸板塊向歐亞大陸板塊碰撞擠壓,造成了喜馬拉雅山的形成和青藏高原的抬升、變形,青藏高原變形向東的延伸受到四川盆地下堅硬巖石圈的阻擋,在四川盆地的西緣形成了一系列高聳陡峭的山系,即龍門山。龍門山是青藏高原東界的一段,也是中國南北地震構造帶的組成部分,穿過汶川、茂縣和北川等地區的龍門山斷裂活動造成了四川汶川8.0級大地震。

5.西藏—滇西地震帶

西藏—滇西地震帶屬于地中海—喜馬拉雅地震帶。

此外還有河西走廊地震帶、天山南北地震帶以及塔里木盆地南緣地震帶等。