地震是怎么产生的?
2013-12-05 14:49:06   作者:phpcms   来源:中国地震局第二监测中心   评论:0 点击:

    自有人类以来,就始终感受到来自地震的威胁,中国2000多年前就有地震的记录历史!地震是怎么产生的?这一问题一直困扰着人类。尽管科学家们到目前为止仍无法给出确定的答案,但经过100多年的不懈努力,也产生了一些著名的地震模型,弹性回跳模型即是其中之一。科学家们推测,地表岩石的大规模迅速错动是强烈地动的原因。地球深层构造力造成地球外层大规模变形是地震的根源,沿地质断裂的突然滑移则是地震波能量辐射的直接原因。在实验室里岩石受压能够以不同的方式"破裂""破坏"。在有的突发破裂中,断裂把岩石切开,两侧岩石相对滑动,多条裂纹把岩石裂成碎块。如果岩石破裂的碎块能再拼合起来,这种破坏类型称为脆性破坏。另外一种岩石破坏中,标本的两侧不突然滑移,而是缓慢地碾磨,沿着一个倾斜断面仍粘合在一起。这种岩石的破坏不能象脆性破坏那样快速释放储存的弹性能量。
    在自然界大规模的破裂面被称为地质断层,许多断裂非常长,有的可在地表追踪几千米。象在实验室中见到的那样,一条断层的两侧既可以逐渐并难以察觉地互相滑过,也可以突然破裂,以地震这一形式释放能量。在后一情况下,断裂两侧向相反方向错动。
    现在广为接受的地震发生的物理模式,最初缘于美国工程师里德对1906年圣安德列斯地震的研究中产生的。1906年以前,跨被圣阿德列斯断裂切过的区域做了两组三角测量,一组在18511865年,另一组在18741892年。里德发现,1906年以前的50年时间内,断裂西侧向北北东方向相对移动了3.2米。当这些测量数据与地震后测量的第三组数据比较时,发现地震前和地震后,平行于圣安德列斯破裂的断裂,都发生了明显的水平剪切。
    科学家据此认为,地震是由于变形岩石的弹性回跳,是地球上部沿地质断裂发生的突然滑动,这种滑动沿断面扩展,这种滑移破裂传播的速度小于周围岩石中的地震剪切波波速。存储的弹性应变能使两侧岩石大致回到先前未变形位置。因而,大多数情况下变形的区域越长、越宽,释放的能量就越多,地震的强度也越高。岩石的垂直应变也很常见,在这种情况下,弹性回跳沿倾斜断面发生,引起地表水平线沿垂向垮落并形成断层崖。大地震造成的断层崖可达好几米高,有时沿断列走向延伸几十或几百千米。
    岩石力学实验室里的实验在一定程度上阐明了地震前期应变在地球岩石中的变化。在这些实验中,将水饱和岩石试样在高温下的流体介质中压缩,表征在局部构造力作用下地壳缓慢变形,在构造断裂邻近造成岩石中微裂隙的集中。水缓慢地扩散并充填到岩石的裂缝和孔隙之中。由于微裂隙的发展,沿断裂的高应变区的体积增加,导致岩石的应变膨胀,这个膨胀过程进一步导致断裂带弱化。同时,裂隙水使得潜在断层面的摩擦力降低,以致最终沿一个主要断裂面滑动。按这种方式变形的断裂产生弹性回跳并传播扩展。
    通过研究主滑动附近的裂缝发育过程,有助于对地震前震和余震的理解:前震是沿断裂的应变和破裂物质中微破裂的结果,而那时主破裂并没有发生。前震中的有限滑动稍微改变了局部应力的格局。水的运动和微裂隙的分布,终于使一个更大破裂发生,造成主震。主破裂的发生及断层局部的摩擦生热,导致沿断裂带的物理条件与主震前相比发生了很大的变化,其结果是发生一系列次级的断裂活动,造成余震。之后,该区的应变能逐渐降低,开始一个新的应变积累过程。

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