大木圣子

(東京大學(xué)地震研究所)

地震學(xué)科普之窗(二)＊

大木圣子

(東京大學(xué)地震研究所)

3 地震與地震動(dòng)、震級與烈度

為了畢業(yè)研究來到地震、火山學(xué)的新堂研究室的大地,越學(xué)疑問越多。地震究竟是怎么回事?地面為什么會晃動(dòng)?還有,每次發(fā)布地震發(fā)生信息時(shí)常貫于耳的“震級”、“烈度”、“活斷層”這些詞匯與地震究竟有什么關(guān)系?

圖1 2008年中國四川汶川地震的地表斷裂

3.1 地震的本質(zhì)是什么?

大地看著受災(zāi)照片感到困惑。無論是1995年引發(fā)阪神淡路大震災(zāi)的兵庫縣南部地震,還是2008年中國四川汶川地震,都在受災(zāi)地地表看到龜裂和突起現(xiàn)象(圖1)。

大地君果真是鲇魚所為?地震中建筑物遭破壞的原因是地面的晃動(dòng),但地面怎樣作用才開始晃動(dòng)呢?地震就是這樣發(fā)生的?

萊助教這好像終究是一個(gè)根本性的問題。

大地君地震一發(fā)生,樓房則倒塌,地面出現(xiàn)龜裂。這確是可怕的現(xiàn)象。但地震的本質(zhì)是怎樣的呢?

萊助教所謂的地震一發(fā)生,房屋就倒塌和地面出現(xiàn)龜裂,對地震學(xué)來說是完全不同的問題。

大地君嗯?是因?yàn)榘l(fā)生了地震,地面發(fā)生晃動(dòng),房屋倒塌。是因?yàn)榘l(fā)生了地震,地面出現(xiàn)裂縫或垂直錯(cuò)位,二者有什么不同嗎?

萊助教因?yàn)楹苤匾?今天先告訴你答案。簡單地說,就是地面出現(xiàn)裂縫或垂直錯(cuò)位,這就是地震的本質(zhì),照片上的現(xiàn)象不是地震的結(jié)果,而是地震本身。

大地君???

在日本,曾經(jīng)有一個(gè)時(shí)期,人們認(rèn)為是鲇魚引發(fā)的地震。佩利乘船來到日本兩年后,在江戶末期發(fā)生的安政江戶地震時(shí),發(fā)表了嚴(yán)懲鲇魚樣子的鲇畫。另一方面,地震發(fā)生后,在震源地有時(shí)觀測到了地面出現(xiàn)了長達(dá)幾十公里的龜裂。由此,人們開始認(rèn)識到,雖然是因?yàn)榘l(fā)生了地震,才看到地表發(fā)生的變形,但知道了實(shí)際上產(chǎn)生龜裂正是地震發(fā)生的本身現(xiàn)象。

3.2 地震=在斷層處發(fā)生劇烈的破裂運(yùn)動(dòng)

大地君以前,已經(jīng)學(xué)過,在板塊相互碰撞的地方會形成巨大的力而引發(fā)地震,由于這個(gè)力,使地面出現(xiàn)龜裂,也就是破壞了地下的基巖,這就是地震嗎?

萊助教正是這樣,在大地震中震源淺的時(shí)候,龜裂在地表出現(xiàn),可以看到錯(cuò)位和斷裂,我們把這個(gè)稱之為“地表地震斷層”。

大地君若聽到斷層,我們就想到“活斷層”。

萊助教這是毫無疑問的。日本列島上縱橫著很多龜裂,那里要比其他地方強(qiáng)度弱,力一聚加,地表就破裂,產(chǎn)生龜裂,這就是地震。

大地君就像茶碗也是在有裂縫的地方裂開呀……。

萊助教我們把這個(gè)薄弱的地方稱之為“斷層”,把過去曾發(fā)生過地震的某個(gè)斷層特別稱之為“活斷層”,沿著這個(gè)斷層,基巖劇烈地錯(cuò)動(dòng)著,這就是地震的本質(zhì)。

產(chǎn)生地震的原因是什么呢?從古希臘時(shí)代開始就有各種說法,地下的火山爆發(fā)、地下的空洞陷落、巖漿的運(yùn)動(dòng)……。但是,1906年舊金山地震發(fā)生時(shí),曾出現(xiàn)過長達(dá)300km,最寬達(dá)6m多的走向滑動(dòng)的地表斷層。觀察到這一現(xiàn)象的萊德博士確定了地震就是斷層運(yùn)動(dòng)的學(xué)說。

3.3 地震與地震動(dòng)、震級與烈度

大地君地表產(chǎn)生的龜裂就是窺視地震本質(zhì)真相的地方?那么,樓房之所以倒塌就是發(fā)生地震的結(jié)果。由于發(fā)生地震,地面晃動(dòng),晃動(dòng)大時(shí),就會產(chǎn)生建筑物倒塌等災(zāi)害。

萊助教晃動(dòng)大時(shí)具體是怎樣的時(shí)候呢?

大地君就是大地震唄。

萊助教不見得,即便是大地震,離得遠(yuǎn)的話,也許不會造成災(zāi)害的?

大地君是呀,那就是大地震和震源近的時(shí)候。

萊助教所以,就需要表示地震本身規(guī)模的指標(biāo)和表示地表晃動(dòng)規(guī)模的指標(biāo)。

大地君這就是震級和烈度嗎?

萊助教正是如此。我們把地震產(chǎn)生的晃動(dòng)稱之為“地震動(dòng)”。在日本,“地震”和“地震動(dòng)”好像是混同使用的。說到“發(fā)生了地震”時(shí)是指作為震源的“地震”,相反,說到“從下面突起上來的那種地震”的時(shí)候,原本所說的“地震動(dòng)”是正確的,但是,地震這一詞,本來應(yīng)該是地面震動(dòng)的意思,所以,地震學(xué)者提出,把人們按地震動(dòng)的意思使用的“地震”這個(gè)詞順便定義為“所謂地震就是震源的現(xiàn)象”。

4 新堂教授簡單的提問:各種震級

如果舉燈泡為例說明震級和烈度的話,分別就是各種瓦數(shù)和明亮程度的問題。如果離燈泡近的話就明亮,遠(yuǎn)則暗。但燈泡始終是100瓦的亮度照明?？梢园淹邤?shù)換成震級,把明亮程度換成烈度(圖2)。

圖2

新堂教授這次歸納的也很好。那么,考考你吧。怎樣區(qū)別“緩慢的地震”和“緩慢的地震動(dòng)”?

大地君嗯,我想是不是“緩慢的地震”就是斷層的運(yùn)動(dòng)很緩慢的意思呢?也就是說,與普通的地震相比,斷層的基巖的錯(cuò)動(dòng)是緩慢發(fā)展的。而“緩慢的地震動(dòng)”則是某一地點(diǎn)的地面緩慢的晃動(dòng)。

新堂教授太正確了。再問一個(gè)吧,你知道使用什么符號表示地震本身規(guī)模的震級嗎?

大地君是取震級英文字的第一個(gè)字母M表示,經(jīng)常可以看到震級7被寫為M7。

新堂教授是這樣的,引發(fā)阪神淡路大震災(zāi)的兵庫縣南部地震的震級是多少?

大地君氣象廳網(wǎng)站報(bào)的是M7.3。

新堂教授但是,美國地質(zhì)調(diào)查所發(fā)布的是M6.9,這是為什么?表示地震規(guī)模的震級應(yīng)該是對于一個(gè)地震只確定一個(gè)。但是,兵庫縣南部地震的震級據(jù)說是7.3和6.9,這個(gè)差別從何而來呢?

大地君嗯?震級不是對于一個(gè)地震僅有一個(gè)嗎?若是烈度,在離震源近的地方,是烈度4,隨著遠(yuǎn)離應(yīng)該給出3,2,1等多個(gè)數(shù)值……。

新堂教授這是故意刁難你了。其實(shí),震級也有幾種的。采取不同的算法,就會得出稍稍不同的數(shù)值。為了區(qū)別它們,就會在M旁邊添加一個(gè)字母。氣象廳發(fā)表的震級用MJ表示,也就是JapanMeteorologicalA-gency的第一個(gè)字母。研究人員使用的標(biāo)準(zhǔn)震級是用MW表示。

大地君不是用矩的英文字頭Mm嗎?

新堂教授是的是的。矩震級是加州理工大學(xué)名譽(yù)教授金森博雄先生1977年提出的。那時(shí)各種震級的確定法中符合物理方面的意思很含糊,以及還有大地震時(shí)數(shù)值到頂了的問題。而采用矩震級就都解決了。

要通過研究搞清楚身邊經(jīng)常使用的“地震”一詞,地震后馬上發(fā)表的“震級”和“各地烈度”。在普通的會話中,不使用“地震動(dòng)”、“氣象廳震級”、“矩震級”之類的詞。但隨著地震有關(guān)的各種現(xiàn)象的研究探索的不斷發(fā)展,都會給出每個(gè)現(xiàn)象的明確定義。

編譯自:地震本部ニユース.2010年6月號.第3卷第2號:8-11

原題:謎解き地震學(xué)

網(wǎng)址:http:∥outreach.eri.u-tokyo.ac.jp/charade/

(北京市地震局 彭 巖 編譯,盧振恒 校)

(譯者電子信箱,彭 巖:pybj1201@yahoo.com.cn)

P315;

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10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.010

2011-03-16。