1.1　地震的成因类型及分布

1.1.1　地震的成因类型

地震形成的原因多种多样,按其成因可分天然地震与人为地震两大类型。人为地震所引起的地表振动轻微,影响范围小,且能做到事先预告及预防,不是所要讨论的对象。以下所讲皆指天然地震。天然地震按其成因可划分为构造地震、火山地震、陷落地震和诱发地震。

1.1.1.1　构造地震

由于地质构造作用所产生的地震称为构造地震(tectonic earthquake)。这种地震与构造运动的强弱直接有关,它分布于新生代以来地质构造运动最为剧烈的地区。构造地震是地震的最主要类型,约占地震总数的90%。一般认为这种地震的形成是由于岩层在大地构造应力的作用下产生应变,积累了大量的弹性应变能,当应变一旦超过极限数值,岩层就突然破裂和产生位移,形成大的断裂,同时释放出大量的能量,以弹性波的形式引起地壳的振动,从而产生地震。此外,在已有的大断层上,当断裂的两盘发生相对运动时,如在断裂面上有坚固的大块岩层伸出,能够阻挡滑动作用,两盘的相对运动在那里就会受阻,局部的应力就越来越集中,一旦超过极限,阻挡的岩块被粉碎,地震也会发生。这种类型地震绝大部分都是浅源地震,由于它距地表很近,对地面的影响最显著,一些巨大的破坏性地震都属于这种类型。

根据李四光的研究,这种浅源断层地震多发生在第三纪、第四纪以来的活动断裂带内,并且具有如下规律:

(1)活动断裂带曲折最突出的部位,往往是震中所在的地点。因为那种部位往往是构造脆弱的地方,也往往是应力集中的地方。

(2)活动断裂带的两头,有时是震中往返跳动的地点。因为活动断裂带在应力加强而被迫向外发展的时候,它的两端是继续发展的最有利部位。

(3)一条活动断裂带和另一断裂带交叉的地方,往往是震中所在的地点。因为断裂交叉的部位,其断面多崎岖不平或有大量破坏的岩块聚集在一起,容易导致应力集中。

1.1.1.2　火山地震

由于火山喷发和火山下面岩浆活动而产生的地面振动称为火山地震(volcanic earthquake)。在世界一些大火山带都能观测到与火山活动有关的地震。火山活动有时相当猛烈,但地震波及的地区多局限于火山附近数十公里的范围。火山地震在我国很少见,主要分布在日本、印度尼西亚及南美洲等地。火山地震约占地震总数的7%。值得注意的是,在火山地区的地震并不总与火山喷发活动有关。这是因为火山与地震均为现代地壳运动的一种表现形式,二者往往出现在同一地带。在这些地区,地震对火山喷发也可能起激发作用,如1960年5月智利大地震就引起了火山的重新喷发。

1.1.1.3　陷落地震

由于洞穴崩塌、地层陷落等原因发生的地震,称为陷落地震(collapse earthquake)。这种地震能量小、震级小,发生次数也很少,仅占地震总数的5%。在岩溶发育地区,由于溶洞陷落而引起的地震,危害小,影响范围不大。另外,在一些矿区,当岩层比较坚固完整时,采空区并不立即塌落,而是待悬空面积相当大以后方才塌落,因而造成矿山陷落地震。由于陷落地震总是发生在人烟稠密的工矿区,对地面上的破坏较大,给安全生产带来很大威胁,应当给予足够的重视。

1.1.1.4　诱发地震

在构造应力原来处于相对平衡的地区,由于外界力量的作用,破坏了相对稳定的状态,发生构造运动并引起的地震,称为诱发地震(induced earthquake)。属于这种类型的地震有水库地震、深井注水地震和爆破引起的地震。

由建筑水库引起地震的问题,近年来受到人们广泛关注。因为它能引发较高震级的地震而造成地面的破坏,进而危及水坝本身安全及人民生命财产安全。我国著名的水库地震发生于广东新丰江水库(坝高105m)。该水库在蓄水后一个月即发生地震。随着水位上升,坝、库区的有感地震也增多、加强,震级也越来越高,蓄水后发生的地震最大为6.1级地震。与深井注水有关的地震,最典型的例子是美国科罗拉多州丹佛地区地震。该地一口排灌废水的深井(深度为3614m)在使用后不久,就发生了地震。地震出现于深井附近,当注水量加大时,地震随之加强,而当注水量减少时,地震随之减弱。其原因可能是注水后岩石抗剪强度降低,导致破裂面重新滑动,进而产生了这种现象。

另外,地下核爆炸、大爆破均可能激发小的地震。

应该指出的是,不是所有的水库、深井注水和大爆破都能引起地震,外界的触发只是一个条件,必须通过内在的原因而起作用。也就是说,只有在一定的构造条件和地层条件下,外因诱发时,才可能有地震发生。

1.1.2　地震带分布

地震并不是均匀分布于地球的各个部分,而是集中于某些特定的条带上或板块边界上。这些地震集中分布的条带称为地震活动带或地震带。

1.1.2.1　世界地震带分布

世界范围内的主要地震带是环太平洋地震带与地中海—喜马拉雅地震带,它们都是板块的汇聚边界。

1.环太平洋地震带

沿南北美洲西海岸,向北至阿拉斯加,经阿留申群岛至堪察加半岛,转向西南沿千岛群岛至日本列岛,然后分为两支,一支向南经马里亚纳群岛至伊利安岛;另一支向西南经中国台湾、菲律宾、印度尼西亚至伊利安岛。两支汇合后经所罗门至新西兰。

这一地震带的地震活动性最强,是地球上最主要的地震带。全世界80%的浅源地震、90%的中源地震和几乎全部深源地震集中于此带,其释放出来的地震能量约占全球所有地震释放能量的76%。

2.地中海—喜马拉雅地震带

主要分布于欧亚大陆,又称欧亚地震带。西起大西洋亚速尔岛,经地中海、希腊、土耳其、印度北部、中国西部与西南地区,过缅甸至印度尼西亚与环太平洋地震带汇合。这一地震带的地震很多,也很强烈,它们释放出来的能量约占全球所有地震释放能量的22%。

365—2011年,世界发生的主要地震灾害见表1.1.1。

1.1.2.2　中国地震分布

中国是一个多地震的国家,近几十年来,发生了多次破坏性的强烈地震,如1920年2月的甘肃地震、1966年3月河北邢台地震、1970年1月云南通海地震、1973年2月四川炉霍地震、1975年2月辽宁海城地震、1976年7月河北唐山地震、1999年9月21日台湾集集地震、2008年5月12日四川汶川地震、2010年4月14日青海玉树地震等。

中国地处世界上两大地震活动带的中间,地震活动性比较强烈,主要集中在以下5大地震带。

1.东南沿海及台湾地震带

东南沿海地震带地理上主要包括福建、广东两省及江西、广西邻近的一小部分。这条地震带受与海岸线大致平行的新华夏系北东向活动断裂控制,另外,一些北西向活动断裂在形成发震条件中也起一定作用。台湾地震带属于环太平洋地震带,地震最频繁。

2.郯城—庐江地震带

郯城—庐江地震带自安徽庐江往北至山东郯城一线,并越渤海,经营口再往北,与吉林舒兰、黑龙江依兰断裂连接,是我国东部的强地震带。近年来,郯城—庐江断裂带北段一直被列为地震危险重点监视区,该带东距西太平洋板块边界1000多公里,西距印度板块边界2000km,它是欧亚板块内部一个新生代相对活跃的岩石圈断裂系统,其动力学环境与机制应深入讨论。1966年邢台6.8级和7.2级地震、1975年辽宁海城7.3级地震、1976年唐山7.8级地震后,地表破裂位移及震源机制反映了震源右旋或左旋走滑错动的特征。

3.华北地震带

华北地震带北起燕山,南经山西到渭河平原,构成“S”形的地带。该地震带的地震强度和频度仅次于青藏高原地震区,位居全国第二。由于首都圈位于这个地震带内,所以格外引人关注。据统计,该地震带有据可查的8级地震曾发生过5次;7～7.9级地震曾发生过18次。因位于中国人口稠密、大城市集中、政治和经济、文化、交通都很发达的地区,地震灾害的威胁极为严重。

4.横贯中国的南北向地震带

南北向地震带北起贺兰山、六盘山,横越秦岭,通过甘肃文县,沿岷江向南,经四川盆地西缘,直达滇东地区,是规模巨大的强地震带。这条地震带上,集中了中国有历史记录以来1/2的8级以上大地震。2008年5月12日14:28,四川省汶川县发生的8.0级地震就位于这条地震带上。地质学家们认为:印度大陆板块向欧亚大陆板块碰撞挤压,造成了喜马拉雅山的形成和青藏高原的抬升、变形,青藏高原变形向东的延伸受到四川盆地下坚硬岩石圈的阻挡,在四川盆地的西缘形成了一系列高耸陡峭的山系,即龙门山。龙门山是青藏高原东界的一段,也是中国南北地震构造带的组成部分,穿过汶川、茂县和北川等地区的龙门山断裂活动造成了四川汶川8.0级大地震。

5.西藏—滇西地震带

西藏—滇西地震带属于地中海—喜马拉雅地震带。

此外还有河西走廊地震带、天山南北地震带以及塔里木盆地南缘地震带等。