地震学科普之窗(二)＊

大木圣子

(东京大学地震研究所)

地震学科普之窗(二)＊

大木圣子

(东京大学地震研究所)

3 地震与地震动、震级与烈度

为了毕业研究来到地震、火山学的新堂研究室的大地,越学疑问越多。地震究竟是怎么回事?地面为什么会晃动?还有,每次发布地震发生信息时常贯于耳的“震级”、“烈度”、“活断层”这些词汇与地震究竟有什么关系?

图1 2008年中国四川汶川地震的地表断裂

3.1 地震的本质是什么?

大地看着受灾照片感到困惑。无论是1995年引发阪神淡路大震灾的兵库县南部地震,还是2008年中国四川汶川地震,都在受灾地地表看到龟裂和突起现象(图1)。

大地君果真是鲇鱼所为?地震中建筑物遭破坏的原因是地面的晃动,但地面怎样作用才开始晃动呢?地震就是这样发生的?

莱助教这好像终究是一个根本性的问题。

大地君地震一发生,楼房则倒塌,地面出现龟裂。这确是可怕的现象。但地震的本质是怎样的呢?

莱助教所谓的地震一发生,房屋就倒塌和地面出现龟裂,对地震学来说是完全不同的问题。

大地君嗯?是因为发生了地震,地面发生晃动,房屋倒塌。是因为发生了地震,地面出现裂缝或垂直错位,二者有什么不同吗?

莱助教因为很重要,今天先告诉你答案。简单地说,就是地面出现裂缝或垂直错位,这就是地震的本质,照片上的现象不是地震的结果,而是地震本身。

大地君???

在日本,曾经有一个时期,人们认为是鲇鱼引发的地震。佩利乘船来到日本两年后,在江户末期发生的安政江户地震时,发表了严惩鲇鱼样子的鲇画。另一方面,地震发生后,在震源地有时观测到了地面出现了长达几十公里的龟裂。由此,人们开始认识到,虽然是因为发生了地震,才看到地表发生的变形,但知道了实际上产生龟裂正是地震发生的本身现象。

3.2 地震=在断层处发生剧烈的破裂运动

大地君以前,已经学过,在板块相互碰撞的地方会形成巨大的力而引发地震,由于这个力,使地面出现龟裂,也就是破坏了地下的基岩,这就是地震吗?

莱助教正是这样,在大地震中震源浅的时候,龟裂在地表出现,可以看到错位和断裂,我们把这个称之为“地表地震断层”。

大地君若听到断层,我们就想到“活断层”。

莱助教这是毫无疑问的。日本列岛上纵横着很多龟裂,那里要比其他地方强度弱,力一聚加,地表就破裂,产生龟裂,这就是地震。

大地君就像茶碗也是在有裂缝的地方裂开呀……。

莱助教我们把这个薄弱的地方称之为“断层”,把过去曾发生过地震的某个断层特别称之为“活断层”,沿着这个断层,基岩剧烈地错动着,这就是地震的本质。

产生地震的原因是什么呢?从古希腊时代开始就有各种说法,地下的火山爆发、地下的空洞陷落、岩浆的运动……。但是,1906年旧金山地震发生时,曾出现过长达300km,最宽达6m多的走向滑动的地表断层。观察到这一现象的莱德博士确定了地震就是断层运动的学说。

3.3 地震与地震动、震级与烈度

大地君地表产生的龟裂就是窥视地震本质真相的地方?那么,楼房之所以倒塌就是发生地震的结果。由于发生地震,地面晃动,晃动大时,就会产生建筑物倒塌等灾害。

莱助教晃动大时具体是怎样的时候呢?

大地君就是大地震呗。

莱助教不见得,即便是大地震,离得远的话,也许不会造成灾害的?

大地君是呀,那就是大地震和震源近的时候。

莱助教所以,就需要表示地震本身规模的指标和表示地表晃动规模的指标。

大地君这就是震级和烈度吗?

莱助教正是如此。我们把地震产生的晃动称之为“地震动”。在日本,“地震”和“地震动”好像是混同使用的。说到“发生了地震”时是指作为震源的“地震”,相反,说到“从下面突起上来的那种地震”的时候,原本所说的“地震动”是正确的,但是,地震这一词,本来应该是地面震动的意思,所以,地震学者提出,把人们按地震动的意思使用的“地震”这个词顺便定义为“所谓地震就是震源的现象”。

4 新堂教授简单的提问:各种震级

如果举灯泡为例说明震级和烈度的话,分别就是各种瓦数和明亮程度的问题。如果离灯泡近的话就明亮,远则暗。但灯泡始终是100瓦的亮度照明。可以把瓦数换成震级,把明亮程度换成烈度(图2)。

图2

新堂教授这次归纳的也很好。那么,考考你吧。怎样区别“缓慢的地震”和“缓慢的地震动”?

大地君嗯,我想是不是“缓慢的地震”就是断层的运动很缓慢的意思呢?也就是说,与普通的地震相比,断层的基岩的错动是缓慢发展的。而“缓慢的地震动”则是某一地点的地面缓慢的晃动。

新堂教授太正确了。再问一个吧,你知道使用什么符号表示地震本身规模的震级吗?

大地君是取震级英文字的第一个字母M表示,经常可以看到震级7被写为M7。

新堂教授是这样的,引发阪神淡路大震灾的兵库县南部地震的震级是多少?

大地君气象厅网站报的是M7.3。

新堂教授但是,美国地质调查所发布的是M6.9,这是为什么?表示地震规模的震级应该是对于一个地震只确定一个。但是,兵库县南部地震的震级据说是7.3和6.9,这个差别从何而来呢?

大地君嗯?震级不是对于一个地震仅有一个吗?若是烈度,在离震源近的地方,是烈度4,随着远离应该给出3,2,1等多个数值……。

新堂教授这是故意刁难你了。其实,震级也有几种的。采取不同的算法,就会得出稍稍不同的数值。为了区别它们,就会在M旁边添加一个字母。气象厅发表的震级用MJ表示,也就是JapanMeteorologicalA-gency的第一个字母。研究人员使用的标准震级是用MW表示。

大地君不是用矩的英文字头Mm吗?

新堂教授是的是的。矩震级是加州理工大学名誉教授金森博雄先生1977年提出的。那时各种震级的确定法中符合物理方面的意思很含糊,以及还有大地震时数值到顶了的问题。而采用矩震级就都解决了。

要通过研究搞清楚身边经常使用的“地震”一词,地震后马上发表的“震级”和“各地烈度”。在普通的会话中,不使用“地震动”、“气象厅震级”、“矩震级”之类的词。但随着地震有关的各种现象的研究探索的不断发展,都会给出每个现象的明确定义。

编译自:地震本部ニユース.2010年6月号.第3卷第2号:8-11

原题:謎解き地震学

网址:http:∥outreach.eri.u-tokyo.ac.jp/charade/

(北京市地震局 彭 岩 编译,卢振恒 校)

(译者电子信箱,彭 岩:pybj1201@yahoo.com.cn)

P315;

E;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.010

2011-03-16。