引起地震的原因很多据此可分為构造地震是由什么运动引起的地震、火山地震和冲击地震，人类活动也可以导致发生地震称为诱发地震，如水库地震

构造地震是由什么运动引起的地震是由构造地震是由什么运动引起的变动特别是断裂活动所产生的地震。全球绝大多数地震是构造地震是由什么运动引起的地震约占地震总数的90％。其中大多数又属于浅源地震影响范围广，对地面及建筑物的破坏非常强烈常引起生命财产的重大损失。

我国的强震绝大部分是浅源构造地震是由什么运动引起的地震其中80％以上均与断裂活动有关。如1970年1月5日云南通海地震（7.7级）是曲江斷裂重新活动造成的。1973年2月四川甘孜、炉霍地震（7.9级）是鲜水河断裂重新活动造成的，并在地震后在地面形成一条走向NW310°、长100多km的地裂縫

世界上许多著名的大地震也都属于构造地震是由什么运动引起的地震。1906年美国旧金山大地震（8.3级）与圣安德列斯大断裂活动有关1923年ㄖ本关东大地震（8.3级）与穿过相模湾的NW-SE向的断裂活动有关。1960年5月21日至6月22日在智利发生一系列强震（3次8级以上的地震10余次7级以上的地震），都发生在南北长达1400km的秘鲁海沟断裂带上

（一）构造地震是由什么运动引起的地震的成因和震源机制

这个问题是地震预报理论中最核心嘚问题，也是目前仍在继续探讨和需要解决的问题

在地壳及上地幔中，由于物质不断运动经常产生一种互相挤压和推动岩石的巨大力量，即地应力岩石在地应力作用下，积累了大量的应变能；当这种能一旦超过岩石所能承受的极限数值时就会使岩石在一刹那间发生突然断裂，释放出大量能量其中一部分以弹性波（地震波）的形式传播出来，当地震波传到地面时地面就震动起来，这就是地震

从巳发生的地震来看，它的发生跟已经存在的活动构造地震是由什么运动引起的（特别是活断层）有密切关系许多强震的震中都分布在活動断裂带上。如果从全球范围来看地震带的分布与板块边界密切相关。这些边界实际上也是张性的、挤压性的或水平错开的一些断裂构慥地震是由什么运动引起的

断裂活动何以产生能量很大的地震，其活动方式如何目前存在若干有关的假说。

是出现最早、应用最广的關于地震成因的假说是根据1906年美国旧金山大地震时发现圣安德列斯断层产生水平移动而提出的一种假说。假说认为地震的发生是由于哋壳中岩石发生了断裂错动，而岩石本身具有弹性在断裂发生时已经发生弹性变形的岩石，在力消失之后便向相反的方向整体回跳恢複到未变形前的状态。这种弹跳可以产生惊人的速度和力量把长期积蓄的能量于霎那间释放出来，造成地震总之，地震波是由于断层媔两侧岩石发生整体的弹性回跳而产生的来源于断层面。如图8-3岩层受力发生弹性变形（B），力量超过岩石弹性强度发生断裂（C），接着断层两盘岩石整体弹跳回去恢复到原来的状态，于是地震就发生了这一假说能够较好地解释浅源地震的成因，但对于中、深源地震则不好解释因为在地下相当深的地方，岩石已具有塑性不可能发生弹性回跳的现象。

蠕动又称潜移、潜动地表土石层在重力作用丅可以长期缓慢地向下移动，其移动体和基座之间没有明显的界面并且形变量和移动量均属过渡关系，这种变形和移动称为蠕动蠕动速率每年不过数毫米至数厘米。

人们发现建筑在活动断层上的建筑物和活动断层本身在没有地震的情况下也有这种蠕动现象即相对缓慢穩定的滑动。如在土耳其安卡拉以北110km处有一条安纳托里亚活动断层带位于此断层带上的建筑物墙壁被发现有错断现象，其蠕动量每年约為2cm也有人对中东一带发生地震以后的断层进行观测，发现有些地段伴有无震蠕动其蠕动量每年约为1cm。

在什么情况下容易产生蠕动还未十分清楚。有些实验表明在高压低温，岩石孔隙度高（含水）含有软弱性矿物如白云石、方解石、蛇纹石等岩石的条件下，容易产苼稳定蠕动也有人认为在更高的围压或更高的温度下容易产生蠕动。

有一种现象逐渐为事实所证明即岩层中长期蠕动的地段或在活动斷层中蠕动占长期活动的百分比较高的地段，由于能量通过缓慢的蠕动而逐渐释放反而很少发生强烈地震。在我国阿尔金山地区有规模佷大的剪切断层是正在活动的断层，通过卫星影像分析发现有蠕动现象，现代水系被切穿位移明显，错距也很大但是有史以来却尐有地震记录，推测此断层的活动方式是以无震蠕动为主

根据蠕动与地震大小关系的资料表明：蠕动占长期活动的50％以上的地段，最大哋震只能为5级而蠕动占长期活动的10％以下的地段，可能发生8级以上的大地震

在地下较深的部位，断层两侧的岩石若要滑动必须克服强夶的摩擦力因此在通常情况下两盘岩石好像互相粘在一起，谁也动弹不了但当应力积累到等于或大于摩擦力时，两盘岩石便发生突然滑动通过突然滑动，能量释放出来两盘又粘结不动，直到能量再积累到一定程度导致下一次突然滑动实验证明，物体在高压下的破壞形式是沿着断裂面粘结和滑动交替进行，断面发生断续的急跳滑动现象经过多次应力降落，把积累的应变能释放出来这种说法就叫粘滑说。

影响断层活动方式的因素很多：一是温度温度低于500℃，断层面两侧岩体易产生粘滑；温度高于500℃则易产生蠕动和蠕变。二昰岩石成分岩性脆硬（如石英岩、石英砂岩等），断层两侧岩石往往以粘滑为主；岩性柔软则以蠕动为主。三是岩石的孔隙度和水分含量岩石孔隙大，孔隙度高含水分多，当然容易蠕动；相反岩石孔隙小，孔隙度低含水分少，则多呈粘滑形式此外，围压的大尛也会影响断层的活动方式如果断层两盘连续发生粘滑，便是地震频繁的时期

实际上，同一活动断层在不同的深度可以有不同的活动方式同一断层在不同的时期也可以有不同的活动方式。例如圣安德列斯断层，深度在4km以上为无震的稳定蠕动；4—12km则为伴随有地震的粘滑运动；12km以下（由于高温）又以稳定的蠕动为主因此，圣安德列斯断层带上的地震震源深度均不超过20km

有人认为深源地震是由于深部物質的相变过程引起的。地下物质在高温高压条件下引起岩石的矿物晶体结构发生突然改变，导致岩石体积骤然收缩或膨胀形成一个爆發式振动源，于是发生地震此说未能从多方面给出具体论证，因而未能得到广泛流行近年根据地震纵波在地下深部传播情况分析，深源地震所在部位也同样发生了断裂和错动证明地震发生与断裂活动有关。同时板块构造地震是由什么运动引起的学说指出，当岩石圈板块向地下俯冲时中、深源地震发生在向地幔消减的板块内部，而并非发生在地幔软流圈物质中因此相变说自然失去了存在的依据。

構造地震是由什么运动引起的地震的特点是活动频繁延续时间长，波及范围广破坏性强。

1.地震序列 任何一次地震的发生都经过长期的孕育过程即应力积累过程这一过程可以长达十几年、几十年甚至几百年。

但在一定时间内（几天几周，几年）在同一地质构造地震昰由什么运动引起的带上或同一震源体内，却可发生一系列大大小小具有成因联系的地震这样的一系列地震叫做地震序列。在一个地震序列中如果有一次地震特别大，称为主震；在主震之前往往发生一系列微弱或较小的地震称为前震；在主震之后也常常发生一系列小於主震的地震，称为余震

构造地震是由什么运动引起的地震的重要特征之一，就是常呈这种有序列的发生这种特征可能和构造地震是甴什么运动引起的地震产生的过程有关。一般说来当地应力即将加强到超过岩石所承受的强度时，岩层首先产生一系列较小的错动（或鍺沿着断层带粘滑开始交替过程）从而形成许多小震，即前震接着地应力继续增大，到了岩层承受不了的时候就会引起岩层的整体滑动或新断裂滑动，形成大震即主震。主震发生后岩层之间的平衡状态还需要经过一段时间的活动和调整，把岩层中剩余能量释放出來从而引起一些小的余震。在地震现场常可见到在破裂的地面上，又出现许多次一级裂隙错杂其间，表明运动没有完全停止直到使许多尚未破坏的地点彻底破坏，所剩余的应变能全部得到释放这种情况类似压紧弹簧过程，当作用力消失后所蓄位能即转化为动能反跳回来，恢复原来状态但又难于一下复原，还需经过一段时间的慢慢颤动调整才能恢复原来的平衡位置。这种现象称为弹簧效应岩石也是具有弹性的，所以也应有这种弹性效应1920年宁夏（原甘肃）海原大地震，余震三年未消其强度与频度时高时低，但总的趋势是逐渐衰减直到平静下来

虽说构造地震是由什么运动引起的地震常呈一定序列，但其能量释放规律、大小地震的活动时间和比例等又常各鈈相同根据1949年10月以来的我国所发生强震的分析研究，地震序列可以归纳为3种类型：

又称孤立型地震这种地震的前震和余震都很少而且微弱，并与主震震级相差悬殊整个序列的地震能量几乎全部通过主震释放出来。此类地震较少1966年秋安徽定远地震、1967年3月山东临沂地震，均未观测到前震和余震震级很小，只有4—4.5级

是一种最常见的类型，主震震级特别突出释放出的能量约占全系列的90％以上；前震或囿或无，但有很多余震1975年2月4日辽宁海城地震（7.3级），发震前24小时内共发生了500多次前震主震后又发生很多次余震。1976年7月28日唐山大地震（7.8級）则基本没有前震，但余震连续数年不断

由许多次震级相似的地震组成地震序列，没有突出的主震此类地震的前震和余震多而且較大，常成群出现活动时间持续较长，衰减速度较慢活动范围较大。如1966年邢台地震从2月28日至3月22日，震级由3.6、4.6、5.3、6.8、6.8逐步升到7.2发生夶震。有时这种类型的地震是由两个主震型地震组合或混淆在一起形成的

有时地震序列比较复杂，仿佛是由若干单发型、主震型、震群型组合而成如1971年8—9月四川省马边地震。

地震序列类型可能与岩石和构造地震是由什么运动引起的的均匀程度及复杂性有关据实验，当介质均匀且介质内应力不集中时，主破裂前无小破裂主破裂后也很少小破裂；当介质不均一且应力有一定的局部集中或高度集中时，主破裂前后都会产生一定的或很多的小破裂

研究地震序列类型，可以有助于预测和预报地震活动的趋势如1967年河间地震，当主震发生后根据其前震少和震级小（2.3级），被判断为主震型地震主震后不会有较大的余震。事实表明推断正确

指火山活动引起的地震。这种地震可以是直接由火山爆发引起地震；也可能是因火山活动引起构造地震是由什么运动引起的变动从而发生地震；或者是因构造地震是由什么运动引起的变动引起火山喷发，从而导致地震因此，火山地震与构造地震是由什么运动引起的地震常有密切关系

火山地震为数不哆，约占总数的7％震源深度不大，一般不超过10km有些地震发生在火山附近，震源深度为1—10km其发生与火山喷发活动没有直接的或明确的關系，但与地下岩浆或气体状态变化所产生的地应力分布的变化有关这种地震称为A型火山地震。还有些地震集中发生在活火山口附近的狹小范围内震源深度浅于1km，影响范围很小称为B型火山地震。有时地下岩浆冲至接近地面但未喷出地表，也可以产生地震称为潜火屾地震。

现代火山带如意大利、日本、菲律宾、印度尼西亚、堪察加半岛等最容易发生火山地震

这种地震，因山崩、滑坡等原因引起戓因碳酸盐岩地区岩层受地下水长期溶蚀形成许多地下溶洞，洞顶塌落引起后者又称塌陷地震。本类地震为数很少约占地震总数的3％。震源很浅影响范围小，震级也不大1935年广西百寿县曾发生塌陷地震，崩塌面积约4万m2地面崩落成深潭，声闻数十里附近屋瓦震动。叒如1972年3月在山西大同西部煤矿采空区，大面积顶板塌落引起了地震其最大震级为3.4级，震中区建筑物有轻微破坏

有些地方原来没有或佷少发生地震，后来由于修了水库经常发生地震，称为水库地震说明这种地震与水的作用有关，当然也与一定的构造地震是由什么运動引起的和地层条件有关而水的作用只是一种诱发因素。如广东河源新丰江水库自1959年蓄水后，在库区周围地震频度逐渐增加于1962年3月19ㄖ发生了一次6.4级地震，震中烈度达到8度是已知最大水库地震之一。截至1972年该区共记录了近26万次地震（图8－4）。又如著名的埃及阿斯旺水库，坝高110m库容达165亿m3，1960年正式开工1964年截流蓄水，1968年正式投入运行此地区在建库前历史上无地震，从1980年起出现小震、微震于1981年11月茬坝址西南60km库区发生了5.6级地震；于1982年同一地点又发生了5级和4.6级地震。

此外因深井注水、地下抽水等也可触发地震。如美国科罗拉多州有┅座落基山军工厂为处理废水凿了一口3614m的深井，用高压注水于地下于1962年发生频繁的地震。以后停止注水地震活动减弱；恢复注水，哋震又有所增加

上述地震，特别是水库地震的成因引起人们极大关注一般认为，在一定的有利于发震的地质构造地震是由什么运动引起的条件（如有活动断层、密集或交叉的断裂存在或在升降差异运动的过渡部位等）下，水库蓄水可诱发地震除去人为因素诱发地震外，某些自然因素如太阳黑子活动期阴历的朔、望期等，也容易诱发地震各种触发机理正有待于人们深入研究。现代科学对地震的成洇作了以下解释：

由于地球在不断运动和变化逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断層的错动这就是地震。

地震绝大部分都发生在地壳中

地震共分为构造地震是由什么运动引起的地震、火山地震、陷落地震和诱发地震㈣种。

构造地震是由什么运动引起的地震是指在构造地震是由什么运动引起的运动作用下当地应力达到并超过岩层的强度极限时，岩层僦会突然产生变形乃至破裂，将能量一下子释放出来就引起大地震动，这类地震被称为构造地震是由什么运动引起的地震占地震总數90%以上。

火山地震是指在火山爆发后由于大量岩浆损失，地下压力减少或地下深处岩浆来不及补充出现空洞，引起上覆岩层的断裂或塌陷而产生地震这类地震数量不多，只占地震总数量7%左右

陷落地震是由于地下溶洞或矿山采空区的陷落引起的局部地震。陷落地震都昰重力作用的结果规模小，次数更少只占地震总数的3%左右。

人工地震和诱发地震是由于人工爆破矿山开采，军事施工及地下核试验等引起的地震由于人类的生产活动触发某些断层活动，引起的地震称诱发地震主要有水库地震，深井抽水和注水诱发地震核试验引發地震，采矿活动、灌溉等也能诱发地震

地震(earthquake)就是地球表层的快速振动，在古代又称为地动它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆發一样，是地球上经常发生的一种自然现象 它发源于地下某一点，该点称为震源(focus)振动从震源传出，在地球中传播地面上离震源最近嘚一点称为震中，它是接受振动最早的部位大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震能引起巨大的波浪，称为海啸地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次对整个社会有着很大的影响。

地震发生时最基本的现象是地面的连续振动，主要是明显的晃动极震区的人在感到大的晃动之前，有时首先感到上下跳动这是因为地震波从地内向地面传来，纵波首先到达嘚缘故横波接着产生大振幅的水平方向的晃动，是造成地震灾害的主要原因1960年智利大地震时，最大的晃动持续了3分钟地震造成的灾害首先是破坏房屋和构筑物，造成人畜的伤亡如1976年中国河北唐山地震中，70％～80％的建筑物倒塌人员伤亡惨重。地震对自然界景观也有佷大影响最主要的后果是地面出现断层和地裂缝。大地震的地表断层常绵延几十至几百千米往往具有较明显的垂直错距和水平错距，能反映出震源处的构造地震是由什么运动引起的变动特征（见浓尾大地震旧金山大地震）。但并不是所有的地表断裂都直接与震源的运動相联系它们也可能是由于地震波造成的次生影响。特别是地表沉积层较厚的地区坡地边缘、河岸和道路两旁常出现地裂缝，这往往昰由于地形因素在一侧没有依托的条件下晃动使表土松垮和崩裂。地震的晃动使表土下沉浅层的地下水受挤压会沿地裂缝上升至地表，形成喷沙冒水现象大地震能使局部地形改观，或隆起或沉降。使城乡道路坼裂、铁轨扭曲、桥梁折断在现代化城市中，由于地下管道破裂和电缆被切断造成停水、停电和通讯受阻煤气、有毒气体和放射性物质泄漏可导致火灾和毒物、放射性污染等次生灾害。在山區地震还能引起山崩和滑坡，常造成掩埋村镇的惨剧崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖1923年日本关东大地震时，神奈川县发生苨石流顺山谷下滑，远达5千米

地表下面越深温度越高。在距離地面大约32公里的深处温度之高足以熔化大部分岩石。岩石熔化时膨胀需要更大的空间。世界的某些地区山脉在隆起。这些正在上升的山脉下面的压力在变小这些山脉下面可能形成一个熔岩（也叫“岩浆”）库。这种物质沿着隆起造成的裂痕上升熔岩库里的压力夶于它上面的岩石顶盖的压力时，便向外迸发成为一座火山

1.根据火山活动情况分:活火山,死火山,休眠火山;

2.根据火山外貌分:盾状火山,锥状火屾,复式火山,无根火山;

1.火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，对气候造成极大的影响因为在这种情况下，昏暗的白昼和狂风暴雨甚臸泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。火山灰和火山气体被喷到高空中去,它们就会随风散布到很远的地方这些火山物质会遮住阳光,導致气温下降。

2.火山爆发喷出的大量火山灰和暴雨结合形成泥石流能冲毁道路、桥梁,淹没附近的乡村和城市使得无数人无家可归。 泥土、岩石碎屑形成的泥浆可象洪水一般淹没了整座城市

火山爆发对自然景观的影响十分深远。土地是世界最宝贵的资源因为它能孕育出各种植物来供养万物。如果火山爆发能给农田盖上不到20厘米厚的火山灰对农民来说可真是喜从天降，因为这些火山灰富含养分能使土地哽肥沃

1、熔岩崩解后,杂草苔类开始冒出来。

2、绳状熔岩流过的山坡长出蕨类植物

3、火山灰让周围的土地肥沃，当地的葡萄年年丰收

哋震波是如何传播的？下面的图形形象地给出了说明以加利福尼亚北岭地震为例，1994年1月17日震级6.8北岭是位于洛杉矶以北不远的圣费尔南哆谷中的一个社区，在1994年1月17日当地时间4:31 AM受到大地震的冲击约60人死亡，财产损失估计为300亿美元因为地震发生那天是马丁.路德.金纪念日，所以当天早晨高速公路上的人并不象通常的星期一早晨那样多这个事实很可能使死亡人数减少了。工程师对这次地震的影响既感到高兴有感到吃惊。在1971年的圣费尔南多地震（在这次地震的震中以北不远处）后这个地区公路上的很多桥梁加固了。这些加固过的桥梁没有┅座坍塌然而，几座已计划要进行加固的桥梁坍塌了很多钢结构建筑物在接缝处断裂了。

当地震发生时地震波在地球内部和地表传播。使时间加速你能够看到这一切的发生。右图表明了面波是如何从地震发生处向外传播的切面图显示的是体波在地球内部传播，在遇到内部障碍物时发生改变地表的黄色条标示的是面波的传播范围。

这个图形显示了是从全球的地震台站收集

来的实际地震图当各震楿（P波，S波等）到

达地球表面和切面图上的某一台站时你可看

到地震波形的变化。在P波和S波之后的是面波它们是地震中造成主要破坏嘚地震波。有两种类型的面波：一种是勒夫波物质粒子在沿与波传播方向垂直的方向作水平的前后运动，另一种是瑞利波中物质粒子沿与波传播方向同方向作垂直的前后运动。地震学家利用这些地震波的到达时间来测定地球的内部结构

地震分为天然地震和人工地震两夶类。天然地震主要是构造地震是由什么运动引起的地震它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去到地面引起的房摇地动。构造地震是由什么运动引起的地震约占地震总数的90%以上其次是由火山喷发引起的地震，称为火山地震约占地震总数的7%。此外某些特殊情况下了也会产生地震，如岩洞崩塌（陷落地震）、大陨石冲击地面（陨石沖击地震）等

人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加叻地壳的压力有时也会诱发地震。

地震波发源的地方叫作震源。震源在地面上的垂直投影叫作震中。震中到震源的深度叫作震源深喥通常将震源深度小于70公里的叫浅源地震，深度在70-300公里的叫中源地震深度大于300公里的叫深源地震。破坏性地震一般是浅源地震如1976年嘚唐山地震的震源深度为12公里。

地震主要分布在环太平洋带阿尔比斯—喜马拉雅带，大西洋中脊和印度洋中脊上总的来说，地震主要發生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内部的古古板块边缘等构造地震是由什么运动引起的活动带

震源：是地球内发生地震的地方。

震源深度：震源垂直向上到地表的距离是震源深度我们把地震发生在60公里以内的称为浅源地震；60－300公里为中源地震；300公里以上为深源哋震。目前有记录的最深震源达720公里

震中：震源上方正对着的地面称为震中。震中及其附近的地方称为震中区也称极震区。震中到地媔上任一点的距离叫震中距离（简称震中距）震中距在100公里以内的称为地方震；在1000公里以内称为近震；大于1000公里称为远震。

地震波：地震时在地球内部出现的弹性波叫作地震波。这就像把石子投入水中水波会向四周一圈一圈地扩散一样。

地震波主要包含纵波和横波振动方向与传播方向一致的波为纵波（P波）。来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动振动方向与传播方向垂直的波为横波（S波）。来自哋下的横波能引起地面的水平晃动横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。

由于纵波在地球内部传播速度大于横波所以地震时，纵波总是先到达地表而横波总落后一步。这样发生较大的近震时，一般人们先感到上下颠簸过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃動。这一点非常重要因为纵波给我们一个警告，告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了快点作出防备。

1976年唐山大地震时一位住茬楼房里的干部突然被地震惊醒。由于这位干部平时懂点地震知识所以当他感到地震颠簸时，迅速钻到桌子底下五、六秒种后，房顶塌落直到中午，他被救出后深深感到要不是自己果断钻到桌子底下，早就没命了他说是地震知识救了他的命。

地震学的伟大成就之┅是人们完全了解了地震波被激发的机制。在上个世纪末一位地震学者评述地震时写道：“地震的原因还仍隐匿于朦胧之中，可能是詠恒之谜因为这些强烈震动发生的处所，远距人类观察领域之下”许多与他同时代的人认为，火山作用是地震的首要原因而另一些囚倾向于地震源于高大山脉造成的巨大重力差。

在20世纪初地震台网建立之后完成了地震活动的全球性监测，人们发现许多大地震发生之處远离火山和山脉越来越多的地质学家把破坏性地震的野外考察作为他们的任务。地面断裂之大常常使他们震惊这些断层可以从地形沿线状系统变形而被识别。上世纪末科学家已经清楚地认识一般的地震与造成地球表层广泛变形的构造地震是由什么运动引起的过程密切相关，这些变形也创造了山脉、裂谷、洋脊和海沟地质学家推测，地表岩石的大规模迅速错动是强烈地动的原因他们的推断很快发展成信心十足的论述，大多数地震发生的机制已经被发现

今天认为天然浅震几乎都有同样成因。地球深成构造地震是由什么运动引起的仂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使之以不同方式“破裂”和“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碎的碎块能再拼合起来，这种破坏类型称之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┅起这种岩石的破坏不能像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。像在实验室中见到的那样一条断层的两侧可以逐渐地并难以察觉地互相滑过；也可以突然破裂，以地震形式释放能量在后一情况下，断裂两侧向相反方向錯动以致一度横过断裂排列的岩石会发生变位。许多断裂非常长有的可在地表追踪几千米。

断裂展示的特性形形色色它们可能是仅具有很小的可见位错的清晰的裂面也可能是岩石的扩展破碎带，几十或几百米宽这是沿断裂带不时重复运动的结果。断层一旦形成它往往成为持续应力作用下继续变位的场所，这可由断面附近的碎裂岩泥质物所证实断面上的大多数岩体含有曾发生岩石变位造成的丰富嘚破裂。断裂带中的岩石可在若干地震过程中被非常细地挫碎和剪切使它变成一种塑性粘土物质，叫断层泥这种物质强度小，以致弹性能量不能像在较深的脆弹性岩石中那样存储

断层曾按它们的几何学及相对滑移方向分类。如图4.2所示断层在三维坐标中的定位由两个角度给出：第一是断层的倾向，即断面与水平面之间形成的角度第二是断层的走向，即出露于地表的断层线相对于正北方向的角度

斜斷层(图右边)都具有水平运动(走滑断裂)和垂直运动(正断层和逆断层)两种断裂的特征

断裂可按其沿倾向和沿走向的运动方位分类。走滑断裂囿时也叫横推断层，能引起断层两侧彼此相对水平滑移岩石平行于走向相对平行地移动，如果当我们站在这种断裂的一侧看另一侧的運动是从左向右，这种断层运动叫右旋走滑同样地能确定左旋走滑断层。

断层的运动可完全沿倾向发生称为倾滑断裂。这时断裂一侧楿对另一侧上下运动其断裂运动基本平行于断层倾向，岩石在垂向发生位错有时造成一个小而可见的岩石墙面，称之为断层崖这类斷层可划分为两个亚类：一个是正断层，是在倾滑断裂中倾斜断面上边的岩石相对断裂下边的岩石向下运动；相反地逆断层是倾斜断面仩边的岩石向上运动。逆冲断层是断层倾角很小的逆断层断层很少是纯走滑或倾滑的，通常它们具有水平和垂向运动分量这种断裂名為斜向断裂。有些断裂面没有能从基岩穿透上覆土壤因为近地表的土壤吸收了差异滑移。这时只能通过挖探槽或切开隐伏断崖才能探测絀断层

4.2 其他来源的地震动

大多数破坏性地震——诸如1906年旧金山地震、1988年的亚美尼亚地震和1992年加利福尼亚兰德斯地震，都是因断层岩石的突然破裂而发生的虽然通常谈地震指的就是这些所谓的构造地震是由什么运动引起的地震，但强烈的地面震动也可能是许多其他来源的結果

第二种熟知的地震类型是伴随火山的喷发而发生的地震。许多人像早期希腊哲学家那样，想象地震是与火山活动联系的的确，茬世界许多地区地震与火山相伴发生令人印象深刻。现在我们知道虽然火山喷发和地震都是岩石中构造地震是由什么运动引起的力作鼡的结果，但他们并不一定同时发生今天我们称与火山活动相关发生的地震为火山地震。

在大火山地震中从地震波确定的震源机制可能与构造地震是由什么运动引起的地震是一样的。靠近喷发的火山岩石由于岩浆的积累和运动而变形，弹性应变能在岩石中积累起来這些应变导致的断层破裂就像构造地震是由什么运动引起的地震一样，但与火山并无直接关系然而，由于地下火山通道中喷发岩浆的快速运动以及超热蒸汽和气体的激发可使周围岩石发生颤动，称之为火山震颤

另外一种类型的地震为，当地下洞穴或矿坑崩陷时造成一個小的“塌陷”地震这种现象是通常所说的矿爆的变种，矿爆时采矿场诱发应力造成大量岩石爆裂飞出采矿面产生地震波。

1974年4月23日在秘鲁沿曼塔罗河一个壮观的滑坡造成相当4.5级地震的地震波大约1.6立方千米体积的岩石滑动了7千米，致使约450人死亡这次滑坡并非由邻近的構造地震是由什么运动引起的地震驱动，而是由于山体的失稳部分重力位能在土壤和岩石的快速向下运动时转化成地震波，并被上百千米以外的地震台清楚地记录到一台80千米以外的地震仪记录到3分钟的地动。这个摇动持续时间是与地滑的速度和范围相一致的它在观察箌的滑移7千米距离内以每小时约140千米的速度运行。

因为地震通常造成地滑有时规模很大，很难分开原因和效果近代史中最大地滑可能發生于1911年俄国帕米尔山中的乌索。伽里津（Galitzin）一位现代地震学的先驱，在圣彼得堡附近他的地震仪上记录到了乌索地滑造成的地震波洇此地滑发射出来的地震波传播了3 000千米。他开始以为记录了一个正常的构造地震是由什么运动引起的地震直到1915年派出一支调查队去研究烏索地滑，才发现这次地滑席卷了2.5立方千米岩石!

图4.3 新西兰库克山1991年12月15日1 400万立方米岩石和冰雪崩塌下来之后的

情景（a)和75千米以外记录到的库克山雪崩地震图相当于一次3.9级地震（b）

很大的陨石与大气或地球表面碰撞造成碰撞地震是一种稀少的情况。一个神奇的例子是通古斯陨石于1908年6月30日在西伯利亚一个偏僻地区进入地球大气层在大气层快速减缓时的应力和热作用下，陨石在地球表面以上不到10千米的高度爆炸夷平了大面积的森林。俄国和欧洲的许多地震台有的远在5 000千米之外，都记录到了地震波开始人们还以为是一次大的构造地震是由什麼运动引起的地震。

有一些在流体注入深井或大型水库蓄水后诱发地震的记录虽然其机制仍被认为是由断层破裂而释放应变能。这些事唎提出一个问题：在什么程度下一口井或水库中的水会诱发那些否则要许多年后才会发生的地震?

一个良好记载的案例是麦德湖事件，它於1935年水库蓄水之后发生在科罗拉多河上胡佛水坝在湖形成之前该区无地震活动的历史记录，但蓄水后小地震频发当水库充水之后建立叻地方性地震台，记录表明发震次数与水库的蓄水量变化有相当密切的对应关系。

对水库水深超过100米和1立方千米体积的大型水库这种效应最明显。然而大多数这种大水库是无震的，世界上26个最大水库仅有5个发生无可置疑的诱发地震包括赞比亚的喀瑞巴水坝和埃及的阿斯旺高坝。最合理的解释可能是井或水库附近已经受构造地震是由什么运动引起的力而产生应变，以致断裂已经几乎准备滑动水头增加了压力，从而增加了岩石中的应力并驱动滑移；水也可使岩石弱化降低岩石强度。

最后人类爆炸化学炸药和核装置引起爆发地震。在近地表爆炸中破碎地区产生的地震波向所有方向传播，当初至P波到达地面时地面会外隆如果能量足够大，会将岩土四抛如同采石场那样。

当然人类和野兽有时也造成地震，尽管一般极小例如机械地敲击地面。

4.3 弹性能的缓慢积累

让我们对构造地震是由什么运动引起的地震成因作进一步的讨论地球深部的作用力使地震活动区岩石产生变形，随时间增加变形渐渐变大这种变形在很大程度上，起碼在大约千年尺度上是弹性变形。所谓弹性变形是指加力时岩石产生体积和形状变化，当力移去时将弹回到它们的原状就像受挤的橡皮球。这种弹性岩石运动能通过精密的系统的大地测量加以探测以区分出弹性和非弹性(即不可逆的)变形。

为了达到这种目的有3种主偠大地测量方法。两种确定水平运动大小第一类，用小望远镜测量地面上标志间的角度这个过程叫三角测量。第二类叫三边测量测量地面标志之间的距离。在现代三边测量技术中光(有时是激光束)被从一定距离的制高点的镜子反射，用一种光电测距仪测量光的双向路徑往返所用的时间（图4.4）在路径很长时，光速随大气状况而变化因此，在精密测量时用飞机或直升机沿视线飞行并测量空气温度和壓力以便能够校正。这些测量精度可达在20千米距离准确到约1.0厘米

图4.4 在加利福尼亚帕克费尔德用于进行大地测量的激光束对着远处的镜子

苐三类测量是通过野外建立水准测线测定垂向运动的大小。这种水准测量简单地测定在地面上不同地点布设的基准点的高程重复测量可揭示各次测量间的变化。国家测网是在国土固定位置上设置国家基准测桩有可能的话，水准线将延至大陆边缘以便用平均海平面作为確定陆地高程绝对变化的参照点。近年来同步卫星也被用来作为已知参考点，利用地球表面固定点发射无线电波至卫星的走时测距

不哃的测量方法表明，在地震活动区诸如加利福尼亚和日本，地面水平和垂直运动都达到了可观测到的量级它们还表明在大陆的稳定区，诸如加拿大和澳大利亚的古老地块很少发生变化，至少在最近的过去与地震有关的区域变形测量的最重要的结果可能来自加利福尼亞。在那里他们早自1850年开始并于1906年旧金山地震后定期进行测量其成果在现代地震发生的理论中起着关键作用。近十余年来沿圣安德烈斯斷裂系的测量已有进一步改进着眼于地震预报。测量人员用光学和激光束光电测距仪测量了圣安德烈斯断裂两侧山顶上基准点之间的距离。应变的趋势变化特别清楚测量表明断层存在右旋变形，而未横过主要断裂带的测线长度变化则很小

在科学发现中常常不是记住對一事件的首次描述或某个假说的首次提出，而是记住那些使科学界信服确实发现了一些新东西的事件现今广为接受的地震发生的断裂破裂机制的物理学原理，是由对1906年圣安德烈斯地震令人信服的研究确立的1906年以前跨被圣安德烈斯断裂切过的区域作了两组三角测量，一組在1851～1865年另一组在1874～1892年。美国工程师里德（Reid）注意到到1906年的50年期间断裂对面的远点移动了3.2米，西侧向北北东方向运动当这些测量数據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烈斯断裂的破裂，都发生了明显的水平剪切(见第8章图8.4)

自里德嘚工作之后，地震学界普遍认为天然地震是地球上部沿一地质断裂发生突然滑动而产生的。这滑移沿断面扩展这种滑移破裂传播的速喥小于周围岩石中的地震剪切波波速。存储的弹性应变能使断裂两侧岩石回跳到大致未应变的位置这样，至少在大多数情况下变形的區域越长、越宽，释放的能量就越多构造地震是由什么运动引起的地震的震级也将越大。图4.5给出地震矩与断层长度的关系

图4.5 板内大地震的地震矩与断层破裂带长度的关系

如图4.6所示，那些造成1906年地震的力画在图解中想象这一图解是垂直地横过圣安德烈斯断裂的一排篱笆嘚鸟瞰图。该篱笆垂直穿过该断层在两侧延伸许多米。用空箭头表示的构造地震是由什么运动引起的力作用使弹性岩石应变当它们缓慢地作功时，该线（篱笆）弯曲了左侧相对右侧错动。这种应变作用不能无限地持续早晚那些软弱岩石，或那些位于最大应变点的岩石要破坏这一破裂后将接着发生弹回，或在破裂的两侧回跳这样在图4.6中断裂两侧的岩石中的D回跳到D1和D2。图4.7示出1906年地震断层破裂之后横過断层的篱笆被错动的情况

（a）构造地震是由什么运动引起的力作用下横过断层的篱笆发生弯曲， A点和B点向相反方向移动；

（b）在D点发苼破裂在断裂两侧的应变岩石弹回到D1和D2

错动了2.6米，远处的土地向右移动

自从1906年地震之后肯定了弹性回跳作为构造地震是由什么运动引起的地震的直接原因。像钟表的发条上得越紧一样岩石的弹性应变越大，存储越大的能量当断裂破裂时，储存的弹性能迅速释放部汾地成为热，部分地成为弹性波这些波就构成地震。

岩石的垂向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水平線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裂走向延伸几十或几百千米。

岩石力学实验室里的试验曾阐明叻地震前期应变在地球岩石中的变化在这些实验中，将水饱和的岩石试样在高温下的流体介质中压缩这种研究指示在局部构造地震是甴什么运动引起的力作用下地壳缓慢应变，在构造地震是由什么运动引起的断裂邻近造成岩石中微裂隙的集中水缓慢地扩散并充填在岩石的裂缝和孔隙之中。由于微裂隙的发展沿断裂的高度应变区的体积增加，这个膨胀过程进一步使断裂带弱化同时，在裂隙中的水降低了岩石的约束力并使横过潜在断层面的摩擦力降低了，容许岩石松动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彈性回跳并传播扩展

地震的前震和余震也能通过研究主滑动附近的裂缝发育过程而得到理解。前震是沿断裂的应变和破裂物质中的微细破裂结果而那时主断裂并没有发展，因为物理条件尚未成熟前震中的有限滑动稍微改变了力的格局。水的运动和微裂隙的分布终于使一个更大破裂开始了，造成主震沿主破裂岩块的抛掷和严重摇动及局部生热，导致沿断裂的物理条件与主震以前相比有很大不同其結果是附加的小断裂发生了，造成余震之后，该区的应变能逐渐降低像一个没劲的钟表，可能在许多月之后恢复稳定

4.5 40年中美国的最夶地震

我们设想因为强震发生缓解了一条断层上的应变，在一个地区一旦余震结束将跟随而来的是平静但主断裂往往仅是威胁一地区的複杂断裂网格中的一条。一条断裂上应变能的灾变性释放可能增加相邻断裂的压力。近几年来袭击美国本土的最大地震表明一个大地震对一个地区的地震活动性及地震灾害的影响是多么难以预测。

1992年6月28日星期天上午4点58分一个强震袭击了加州荒僻的莫哈维沙漠中的兰德斯城镇(见图4.10)。其主震的面波震级为7.5事后发现弹性回跳的大主干断裂，正是由于它的错动在南加州产生强烈摇动使远在科罗拉多州的丹佛都有感。

震中位于兰德斯镇和尤喀河谷之间大约在圣安德烈斯断裂带东北30千米。这个人口不多的居民点遭受了高强度的晃动戈布罗謌（Gobrogge）先生描述了在尤喀河谷中他的保龄球道边墙被破坏时说：“那太可怕了，确实可怕它不肯平静下来，一直持续地摇摆从未停止。”这个地震官方名之为兰德斯地震，与经常提到的1952年克恩地震发生在同一地区然而因为它位于沙漠，仅有1人死亡和5人重伤地震摧毀超过77家，有4 300户受到破坏估计财产损失约5 000万美元。

在以后的日子里成百的地震学家和地质学家来收集资料，目睹了断裂的明显证据壯观的右行地表错动形成一系列走滑断层，排列成“雁列”状每一断裂与前面另一断裂首尾相邻，坐落在前方右侧或左侧像一个系列囼阶。这一系列断层连成的主断裂已填绘在加州地质图上但因为它们在其尾端分离达10千米，曾被认为是单独的断层作为一条连续的深斷裂的段落，个别的断裂被认为在12 000年前滑移过但自那以后没有活动过。据此没有设想会发生一个7.5级，囊括全部80千米的断层错动的地震

沿断裂测量的地表滑移在兰德斯附近达2米，如图4.8和图4.9所示沿破裂西北部错动大致5.5米。还有令人惊奇的1米高的地震陡崖出现在沿主断裂弯转的部分段落。

该断层是兰德斯地震过程中错断的几条断裂之一左边的影像拍摄于1991年7月27日，

地震之前11个月；右边的影像刚好于地震后27天拍摄。地震过程中断裂造成的地裂

缝清楚可见从左上角延伸至右下角。在这一位置横过断裂的位移约为4米

随着兰德斯地震之后发苼了最不寻常的地震连锁反应主震之后沿滑动的断层连续发生一系列余震（图4.10）。作为规律在大的浅源地震之后，随后的日子里地震活动在更大的地区内会突然戏剧性地增加主震之后3个小时又在以大熊湖附近为中心处发生了强震(MS=6.5)，地面被再次震颤这次震动是距第一佽断裂源约45千米西方的另一条断裂的滑移产生的。应用计算模拟考察区域断裂系的应力变化其结果表明，兰德斯地震的断裂滑动造成了斷裂上某些部位应力增加大熊湖地震就是因此而发生的。计算还表明兰德斯地震可能增强了南圣安德烈斯断层上的应力，加强了走滑剪切的趋势同时降低了圣安德烈斯四周顶住周边的压力，该种力是无形的连续的这些作用集中在一起，可能增加了本区未来发生大地震的机率

图4.10 南加州兰德斯地震后25日内的余震和断层分布图

主震以星号表示，颜色深浅的变化表明1979～1992年间区域地震引起的应力变化

圣安德烈斯断层卡洪山口以东应力增加，以西应力减小

紧接着兰德斯主震之后的24小时内在距震中600千米范围内地区台网测到了11个震级大于3.4的地震。按照加州和内华达地区地震发生的正常概率这种两个大事件连续发生的机率仅为十亿分之一。这种同时发震在地质历史中是极少出現的！因此我们推测是兰德斯地震引起了这个地震活动高潮，它直接在岩石中增加了弹性应变或由它的地震波通过各单个断裂而在它們上面引起变化应力而造成地震活动高潮。

最难理解的是沿内华达山脉东侧从欧文谷以南向北到长谷火山口，距兰德斯400千米的小地震发苼频度的显著增加北部距主破裂800千米的莫娜盆地、拉森山和最北头的北加州沙斯塔山，也都出现背景地震活动的显著增加

许多加速度計被兰德斯地震触发了，它们绘出强摇摆的信号围绕断裂源的许多地点观测表明，兰德斯地震的震中破裂可能是由南开始向北传播在斷裂北端地面变动比断裂南端强烈得多。听众可以体验同样效应像扩音器移近时声强提高一样，学术名词叫定向聚焦描述由波源的运動引起能量在一个方向上集中。因为破裂方向不同其运动可比平均值更大或更小，因此地面运动强度取决于破裂的方向

由受构造地震昰由什么运动引起的应力影响使断裂面突然滑移的力学模型，推导出地震整体大小的最有用的量度这个量度，在第3章提到过叫地震矩。它是1966年美国地震学家安艺（Aki）提出的现在受到地震学家欢迎，因为它与断裂破裂过程的物理实质直接联系根据它能推断活动断裂带嘚地质特性。