地震學科普之窗(二)＊

大木圣子

(東京大學地震研究所)

地震學科普之窗(二)＊

大木圣子

(東京大學地震研究所)

3 地震與地震動、震級與烈度

為了畢業(yè)研究來到地震、火山學的新堂研究室的大地,越學疑問越多。地震究竟是怎么回事?地面為什么會晃動?還有,每次發(fā)布地震發(fā)生信息時常貫于耳的“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 地震的本質是什么?

大地看著受災照片感到困惑。無論是1995年引發(fā)阪神淡路大震災的兵庫縣南部地震,還是2008年中國四川汶川地震,都在受災地地表看到龜裂和突起現象(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,但地面怎樣作用才開始晃動呢?地震就是這樣發(fā)生的?

萊助教這好像終究是一個根本性的問題。

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

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

大地君嗯?是因為發(fā)生了地震,地面發(fā)生晃動,房屋倒塌。是因為發(fā)生了地震,地面出現裂縫或垂直錯位,二者有什么不同嗎?

萊助教因為很重要,今天先告訴你答案。簡單地說,就是地面出現裂縫或垂直錯位,這就是地震的本質,照片上的現象不是地震的結果,而是地震本身。

大地君???

在日本,曾經有一個時期,人們認為是鲇魚引發(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,發(fā)表了嚴懲鲇魚樣子的鲇畫。另一方面,地震發(fā)生后,在震源地有時觀測到了地面出現了長達幾十公里的龜裂。由此,人們開始認識到,雖然是因為發(fā)生了地震,才看到地表發(fā)生的變形,但知道了實際上產生龜裂正是地震發(fā)生的本身現象。

3.2 地震=在斷層處發(fā)生劇烈的破裂運動

大地君以前,已經學過,在板塊相互碰撞的地方會形成巨大的力而引發(fā)地震,由于這個力,使地面出現龜裂,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候,龜裂在地表出現,可以看到錯位和斷裂,我們把這個稱之為“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度弱,力一聚加,地表就破裂,產生龜裂,這就是地震。

大地君就像茶碗也是在有裂縫的地方裂開呀……。

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

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

3.3 地震與地震動、震級與烈度

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

萊助教晃動大時具體是怎樣的時候呢?

大地君就是大地震唄。

萊助教不見得,即便是大地震,離得遠的話,也許不會造成災害的?

大地君是呀,那就是大地震和震源近的時候。

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

大地君這就是震級和烈度嗎?

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

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,分別就是各種瓦數和明亮程度的問題。如果離燈泡近的話就明亮,遠則暗。但燈泡始終是100瓦的亮度照明?？梢园淹邤祿Q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”?

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

新堂教授太正確了。再問一個吧,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字母M表示,經?？梢钥吹秸鸺?被寫為M7。

新堂教授是這樣的,引發(fā)阪神淡路大震災的兵庫縣南部地震的震級是多少?

大地君氣象廳網站報的是M7.3。

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

大地君嗯?震級不是對于一個地震僅有一個嗎?若是烈度,在離震源近的地方,是烈度4,隨著遠離應該給出3,2,1等多個數值……。

新堂教授這是故意刁難你了。其實,震級也有幾種的。采取不同的算法,就會得出稍稍不同的數值。為了區(qū)別它們,就會在M旁邊添加一個字母。氣象廳發(fā)表的震級用MJ表示,也就是JapanMeteorologicalA-gency的第一個字母。研究人員使用的標準震級是用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名譽教授金森博雄先生1977年提出的。那時各種震級的確定法中符合物理方面的意思很含糊,以及還有大地震時數值到頂了的問題。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”、“氣象廳震級”、“矩震級”之類的詞。但隨著地震有關的各種現象的研究探索的不斷發(fā)展,都會給出每個現象的明確定義。

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

網址: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;

E;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.010

2011-03-16。