簡(jiǎn)介

activetectoniczone斷層、褶皺和它們在地表所反映出的形態(tài)，并非雜亂無(wú)章，而是相互聯(lián)系確有規律的。我們常把那些在一定的范圍內有著(zhù)共同的成因和內在聯(lián)系的斷層、褶皺等地質(zhì)構造現象，

活動(dòng)構造帶

地震的形成

引起地震的原因很多，據此可分為構造地震、火山地震和沖擊地震，人類(lèi)活動(dòng)也可以導致發(fā)生地震，稱(chēng)為誘發(fā)地震，如水庫地震。

構造地震是由構造變動(dòng)特別是斷裂活動(dòng)所產(chǎn)生的地震。全球絕大多數地震是構造地震，約占地震總數的90%。其中大多數又屬于淺源地震，影響范圍廣，對地面及建筑物的破壞非常強烈，常引起生命財產(chǎn)的重大損失。

我國的強震絕大部分是淺源構造地震，其中80%以上均與斷裂活動(dòng)有關(guān)。如1970年1月5日云南通海地震（7.7級），是曲江斷裂重新活動(dòng)造成的。1973年2月四川甘孜、爐霍地震（7.9級），是鮮水河斷裂重新活動(dòng)造成的，并在地震后在地面形成一條走向NW310°、長(cháng)100多km的地裂縫。

世界上許多著(zhù)名的大地震也都屬于構造地震。1906年美國舊金山大地震（8.3級）與圣安德列斯大斷裂活動(dòng)有關(guān)。1923年日本關(guān)東大地震（8.3級）與穿過(guò)相模灣的NW-SE向的斷裂活動(dòng)有關(guān)。1960年5月21日至6月22日在智利發(fā)生一系列強震（3次8級以上的地震，10余次7級以上的地震），都發(fā)生在南北長(cháng)達1400km的秘魯海溝斷裂帶上。

（一）構造地震的成因和震源機制

這個(gè)問(wèn)題是地震預報理論中最核心的問(wèn)題，也是目前仍在繼續探討和需要解決的問(wèn)題。

在地殼及上地幔中，由于物質(zhì)不斷運動(dòng)，經(jīng)常產(chǎn)生一種互相擠壓和推動(dòng)巖石的巨大力量，即地應力。巖石在地應力作用下，積累了大量的應變能；當這種能一旦超過(guò)巖石所能承受的極限數值時(shí)，就會(huì )使巖石在一剎那間發(fā)生突然斷裂，釋放出大量能量，其中一部分以彈性波（地震波）的形式傳播出來(lái)，當地震波傳到地面時(shí)，地面就震動(dòng)起來(lái)，這就是地震。

從已發(fā)生的地震來(lái)看，它的發(fā)生跟已經(jīng)存在的活動(dòng)構造（特別是活斷層）有密切關(guān)系，許多強震的震中都分布在活動(dòng)斷裂帶上。如果從全球范圍來(lái)看，地震帶的分布與板塊邊界密切相關(guān)。這些邊界實(shí)際上也是張性的、擠壓性的或水平錯開(kāi)的一些斷裂構造。

斷裂活動(dòng)何以產(chǎn)生能量很大的地震，其活動(dòng)方式如何，目前存在若干有關(guān)的假說(shuō)。

1.彈性回跳說(shuō)

是出現最早、應用最廣的關(guān)于地震成因的假說(shuō)，是根據1906年美國舊金山大地震時(shí)發(fā)現圣安德列斯斷層產(chǎn)生水平移動(dòng)而提出的一種假說(shuō)。假說(shuō)認為地震的發(fā)生，是由于地殼中巖石發(fā)生了斷裂錯動(dòng)，而巖石本身具有彈性，在斷裂發(fā)生時(shí)已經(jīng)發(fā)生彈性變形的巖石，在力消失之后便向相反的方向整體回跳，恢復到未變形前的狀態(tài)。這種彈跳可以產(chǎn)生驚人的速度和力量，把長(cháng)期積蓄的能量于霎那間釋放出來(lái)，造成地震?？傊?，地震波是由于斷層面兩側巖石發(fā)生整體的彈性回跳而產(chǎn)生的，來(lái)源于斷層面。如圖8-3，巖層受力發(fā)生彈性變形（B），力量超過(guò)巖石彈性強度，發(fā)生斷裂（C），接著(zhù)斷層兩盤(pán)巖石整體彈跳回去，恢復到原來(lái)的狀態(tài)，于是地震就發(fā)生了。這一假說(shuō)能夠較好地解釋淺源地震的成因，但對于中、深源地震則不好解釋。因為在地下相當深的地方，巖石已具有塑性，不可能發(fā)生彈性回跳的現象。

2.蠕動(dòng)說(shuō)

蠕動(dòng)又稱(chēng)潛移、潛動(dòng)。地表土石層在重力作用下可以長(cháng)期緩慢地向下移動(dòng)，其移動(dòng)體和基座之間沒(méi)有明顯的界面，并且形變量和移動(dòng)量均屬過(guò)渡關(guān)系，這種變形和移動(dòng)稱(chēng)為蠕動(dòng)。蠕動(dòng)速率每年不過(guò)數毫米至數厘米。

人們發(fā)現建筑在活動(dòng)斷層上的建筑物和活動(dòng)斷層本身在沒(méi)有地震的情況下也有這種蠕動(dòng)現象，即相對緩慢穩定的滑動(dòng)。如在土耳其安卡拉以北110km處有一條安納托里亞活動(dòng)斷層帶，位于此斷層帶上的建筑物墻壁被發(fā)現有錯斷現象，其蠕動(dòng)量每年約為2cm。也有人對中東一帶發(fā)生地震以后的斷層進(jìn)行觀(guān)測，發(fā)現有些地段伴有無(wú)震蠕動(dòng)，其蠕動(dòng)量每年約為1cm。

在什么情況下容易產(chǎn)生蠕動(dòng)，還未十分清楚。有些實(shí)驗表明，在高壓低溫，巖石孔隙度高（含水），含有軟弱性礦物如白云石、方解石、蛇紋石等巖石的條件下，容易產(chǎn)生穩定蠕動(dòng)。也有人認為在更高的圍壓或更高的溫度下容易產(chǎn)生蠕動(dòng)。

有一種現象逐漸為事實(shí)所證明，即巖層中長(cháng)期蠕動(dòng)的地段或在活動(dòng)斷層中蠕動(dòng)占長(cháng)期活動(dòng)的百分比較高的地段，由于能量通過(guò)緩慢的蠕動(dòng)而逐漸釋放，反而很少發(fā)生強烈地震。在我國阿爾金山地區有規模很大的剪切斷層，是正在活動(dòng)的斷層，通過(guò)衛星影像分析，發(fā)現有蠕動(dòng)現象，現代水系被切穿，位移明顯，錯距也很大，但是有史以來(lái)卻少有地震記錄，推測此斷層的活動(dòng)方式是以無(wú)震蠕動(dòng)為主。

根據蠕動(dòng)與地震大小關(guān)系的資料表明：蠕動(dòng)占長(cháng)期活動(dòng)的50%以上的地段，最大地震只能為5級，而蠕動(dòng)占長(cháng)期活動(dòng)的10%以下的地段，可能發(fā)生8級以上的大地震。

3.粘滑說(shuō)

在地下較深的部位，斷層兩側的巖石若要滑動(dòng)必須克服強大的摩擦力，因此在通常情況下兩盤(pán)巖石好像互相粘在一起，誰(shuí)也動(dòng)彈不了。但當應力積累到等于或大于摩擦力時(shí)，兩盤(pán)巖石便發(fā)生突然滑動(dòng)。通過(guò)突然滑動(dòng)，能量釋放出來(lái)，兩盤(pán)又粘結不動(dòng)，直到能量再積累到一定程度導致下一次突然滑動(dòng)。實(shí)驗證明，物體在高壓下的破壞形式，是沿著(zhù)斷裂面粘結和滑動(dòng)交替進(jìn)行，斷面發(fā)生斷續的急跳滑動(dòng)現象，經(jīng)過(guò)多次應力降落，把積累的應變能釋放出來(lái)，這種說(shuō)法就叫粘滑說(shuō)。

影響斷層活動(dòng)方式的因素很多：一是溫度，溫度低于500℃，斷層面兩側巖體易產(chǎn)生粘滑；溫度高于500℃，則易產(chǎn)生蠕動(dòng)和蠕變。二是巖石成分，巖性脆硬（如石英巖、石英砂巖等），斷層兩側巖石往往以粘滑為主；巖性柔軟，則以蠕動(dòng)為主。三是巖石的孔隙度和水分含量，巖石孔隙大，孔隙度高，含水分多，當然容易蠕動(dòng)；相反，巖石孔隙小，孔隙度低，含水分少，則多呈粘滑形式。此外，圍壓的大小也會(huì )影響斷層的活動(dòng)方式。如果斷層兩盤(pán)連續發(fā)生粘滑，便是地震頻繁的時(shí)期。

實(shí)際上，同一活動(dòng)斷層在不同的深度可以有不同的活動(dòng)方式，同一斷層在不同的時(shí)期也可以有不同的活動(dòng)方式。例如，圣安德列斯斷層，深度在4km以上為無(wú)震的穩定蠕動(dòng)；4—12km則為伴隨有地震的粘滑運動(dòng)；12km以下（由于高溫）又以穩定的蠕動(dòng)為主。因此，圣安德列斯斷層帶上的地震震源深度均不超過(guò)20km。

4.相變說(shuō)

有人認為深源地震是由于深部物質(zhì)的相變過(guò)程引起的。地下物質(zhì)在高溫高壓條件下，引起巖石的礦物晶體結構發(fā)生突然改變，導致巖石體積驟然收縮或膨脹，形成一個(gè)爆發(fā)式振動(dòng)源，于是發(fā)生地震。此說(shuō)未能從多方面給出具體論證，因而未能得到廣泛流行。近年根據地震縱波在地下深部傳播情況分析，深源地震所在部位也同樣發(fā)生了斷裂和錯動(dòng)，證明地震發(fā)生與斷裂活動(dòng)有關(guān)。同時(shí)，板塊構造學(xué)說(shuō)指出，當巖石圈板塊向地下俯沖時(shí)，中、深源地震發(fā)生在向地幔消減的板塊內部，而并非發(fā)生在地幔軟流圈物質(zhì)中，因此相變說(shuō)自然失去了存在的依據。

構造地震的特點(diǎn)是活動(dòng)頻繁，延續時(shí)間長(cháng)，波及范圍廣，破壞性強。

1.地震序列任何一次地震的發(fā)生都經(jīng)過(guò)長(cháng)期的孕育過(guò)程即應力積累過(guò)程，這一過(guò)程可以長(cháng)達十幾年、幾十年甚至幾百年。

但在一定時(shí)間內（幾天，幾周，幾年），在同一地質(zhì)構造帶上或同一震源體內，卻可發(fā)生一系列大大小小具有成因聯(lián)系的地震，這樣的一系列地震叫做地震序列。在一個(gè)地震序列中，如果有一次地震特別大，稱(chēng)為主震；在主震之前往往發(fā)生一系列微弱或較小的地震，稱(chēng)為前震；在主震之后也常常發(fā)生一系列小于主震的地震，稱(chēng)為余震。

構造地震的重要特征之一，就是常呈這種有序列的發(fā)生。這種特征可能和構造地震產(chǎn)生的過(guò)程有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，當地應力即將加強到超過(guò)巖石所承受的強度時(shí)，巖層首先產(chǎn)生一系列較小的錯動(dòng)（或者沿著(zhù)斷層帶粘滑開(kāi)始交替過(guò)程），從而形成許多小震，即前震。接著(zhù)地應力繼續增大，到了巖層承受不了的時(shí)候，就會(huì )引起巖層的整體滑動(dòng)或新斷裂滑動(dòng)，形成大震，即主震。主震發(fā)生后，巖層之間的平衡狀態(tài)還需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的活動(dòng)和調整，把巖層中剩余能量釋放出來(lái)，從而引起一些小的余震。在地震現場(chǎng)，?？梢?jiàn)到在破裂的地面上，又出現許多次一級裂隙，錯雜其間，表明運動(dòng)沒(méi)有完全停止，直到使許多尚未破壞的地點(diǎn)徹底破壞，所剩余的應變能全部得到釋放。這種情況類(lèi)似壓緊彈簧過(guò)程，當作用力消失后，所蓄位能即轉化為動(dòng)能反跳回來(lái)，恢復原來(lái)狀態(tài)，但又難于一下復原，還需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的慢慢顫動(dòng)調整，才能恢復原來(lái)的平衡位置。這種現象稱(chēng)為彈簧效應。巖石也是具有彈性的，所以也應有這種彈性效應。1920年寧夏（原甘肅）海原大地震，余震三年未消。其強度與頻度時(shí)高時(shí)低，但總的趨勢是逐漸衰減直到平靜下來(lái)。

2.地震序列類(lèi)型

雖說(shuō)構造地震常呈一定序列，但其能量釋放規律、大小地震的活動(dòng)時(shí)間和比例等又常各不相同。根據1949年10月以來(lái)的我國所發(fā)生強震的分析研究，地震序列可以歸納為3種類(lèi)型：

（1）單發(fā)型地震

又稱(chēng)孤立型地震。這種地震的前震和余震都很少而且微弱，并與主震震級相差懸殊，整個(gè)序列的地震能量幾乎全部通過(guò)主震釋放出來(lái)。此類(lèi)地震較少，1966年秋安徽定遠地震、1967年3月山東臨沂地震，均未觀(guān)測到前震和余震，震級很小，只有4—4.5級。

（2）主震型地震

是一種最常見(jiàn)的類(lèi)型，主震震級特別突出，釋放出的能量約占全系列的90%以上；前震或有或無(wú)，但有很多余震。1975年2月4日遼寧海城地震（7.3級），發(fā)震前24小時(shí)內共發(fā)生了500多次前震，主震后又發(fā)生很多次余震。1976年7月28日唐山大地震（7.8級），則基本沒(méi)有前震，但余震連續數年不斷。

（3）震群型地震

由許多次震級相似的地震組成地震序列，沒(méi)有突出的主震。此類(lèi)地震的前震和余震多而且較大，常成群出現，活動(dòng)時(shí)間持續較長(cháng)，衰減速度較慢，活動(dòng)范圍較大。如1966年邢臺地震，從2月28日至3月22日，震級由3.6、4.6、5.3、6.8、6.8逐步升到7.2，發(fā)生大震。有時(shí)這種類(lèi)型的地震是由兩個(gè)主震型地震組合或混淆在一起形成的。

有時(shí)地震序列比較復雜，仿佛是由若干單發(fā)型、主震型、震群型組合而成。如1971年8—9月四川省馬邊地震。

地震序列類(lèi)型可能與巖石和構造的均勻程度及復雜性有關(guān)。據實(shí)驗，當介質(zhì)均勻，且介質(zhì)內應力不集中時(shí)，主破裂前無(wú)小破裂，主破裂后也很少小破裂；當介質(zhì)不均一且應力有一定的局部集中或高度集中時(shí)，主破裂前后都會(huì )產(chǎn)生一定的或很多的小破裂。

研究地震序列類(lèi)型，可以有助于預測和預報地震活動(dòng)的趨勢。如1967年河間地震，當主震發(fā)生后，根據其前震少和震級?。?.3級），被判斷為主震型地震，主震后不會(huì )有較大的余震。事實(shí)表明推斷正確。

二、火山地震

指火山活動(dòng)引起的地震。這種地震可以是直接由火山爆發(fā)引起地震；也可能是因火山活動(dòng)引起構造變動(dòng)，從而發(fā)生地震；或者是因構造變動(dòng)引起火山噴發(fā)，從而導致地震。因此，火山地震與構造地震常有密切關(guān)系。

火山地震為數不多，約占總數的7%。震源深度不大，一般不超過(guò)10km。有些地震發(fā)生在火山附近，震源深度為1—10km，其發(fā)生與火山噴發(fā)活動(dòng)沒(méi)有直接的或明確的關(guān)系，但與地下巖漿或氣體狀態(tài)變化所產(chǎn)生的地應力分布的變化有關(guān)，這種地震稱(chēng)為A型火山地震。還有些地震集中發(fā)生在活火山口附近的狹小范圍內，震源深度淺于1km，影響范圍很小，稱(chēng)為B型火山地震。有時(shí)地下巖漿沖至接近地面，但未噴出地表，也可以產(chǎn)生地震，稱(chēng)為潛火山地震。

現代火山帶如意大利、日本、菲律賓、印度尼西亞、堪察加半島等最容易發(fā)生火山地震。

三、沖擊地震

這種地震，因山崩、滑坡等原因引起，或因碳酸鹽巖地區巖層受地下水長(cháng)期溶蝕形成許多地下溶洞，洞頂塌落引起。后者又稱(chēng)塌陷地震。本類(lèi)地震為數很少，約占地震總數的3%。震源很淺，影響范圍小，震級也不大。1935年廣西百壽縣曾發(fā)生塌陷地震，崩塌面積約4萬(wàn)m2，地面崩落成深潭，聲聞數十里，附近屋瓦震動(dòng)。又如，1972年3月在山西大同西部煤礦采空區，大面積頂板塌落引起了地震，其最大震級為3.4級，震中區建筑物有輕微破壞。

四、水庫地震

有些地方原來(lái)沒(méi)有或很少發(fā)生地震，后來(lái)由于修了水庫，經(jīng)常發(fā)生地震，稱(chēng)為水庫地震。說(shuō)明這種地震與水的作用有關(guān)，當然也與一定的構造和地層條件有關(guān)，而水的作用只是一種誘發(fā)因素。如廣東河源新豐江水庫，自1959年蓄水后，在庫區周?chē)卣痤l度逐漸增加，于1962年3月19日發(fā)生了一次6.4級地震，震中烈度達到8度，是已知最大水庫地震之一。截至1972年，該區共記錄了近26萬(wàn)次地震（圖8－4）。又如，著(zhù)名的埃及阿斯旺水庫，壩高110m，庫容達165億m3，1960年正式開(kāi)工，1964年截流蓄水，1968年正式投入運行。此地區在建庫前歷史上無(wú)地震，從1980年起出現小震、微震，于1981年11月在壩址西南60km庫區發(fā)生了5.6級地震；于1982年同一地點(diǎn)又發(fā)生了5級和4.6級地震。

此外，因深井注水、地下抽水等也可觸發(fā)地震。如美國科羅拉多州有一座落基山軍工廠(chǎng)，為處理廢水鑿了一口3614m的深井，用高壓注水于地下，于1962年發(fā)生頻繁的地震。以后停止注水，地震活動(dòng)減弱；恢復注水，地震又有所增加。

上述地震，特別是水庫地震的成因引起人們極大關(guān)注。一般認為，在一定的有利于發(fā)震的地質(zhì)構造條件（如有活動(dòng)斷層、密集或交叉的斷裂存在，或在升降差異運動(dòng)的過(guò)渡部位等）下，水庫蓄水可誘發(fā)地震。除去人為因素誘發(fā)地震外，某些自然因素如太陽(yáng)黑子活動(dòng)期，陰歷的朔、望期等，也容易誘發(fā)地震。各種觸發(fā)機理正有待于人們深入研究?，F代科學(xué)對地震的成因作了以下解釋?zhuān)?/p>

由于地球在不斷運動(dòng)和變化，逐漸積累了巨大的能量，在地殼某些脆弱地帶，造成巖層突然發(fā)生破裂，或者引發(fā)原有斷層的錯動(dòng)，這就是地震。地震絕大部分都發(fā)生在地殼中。

地震共分為構造地震、火山地震、陷落地震和誘發(fā)地震四種。

構造地震是指在構造運動(dòng)作用下，當地應力達到并超過(guò)巖層的強度極限時(shí)，巖層就會(huì )突然產(chǎn)生變形，乃至破裂，將能量一下子釋放出來(lái)，就引起大地震動(dòng)，這類(lèi)地震被稱(chēng)為構造地震，占地震總數90%以上。

火山地震是指在火山爆發(fā)后，由于大量巖漿損失，地下壓力減少或地下深處巖漿來(lái)不及補充，出現空洞，引起上覆巖層的斷裂或塌陷而產(chǎn)生地震。這類(lèi)地震數量不多，只占地震總數量7%左右。

陷落地震是由于地下溶洞或礦山采空區的陷落引起的局部地震。陷落地震都是重力作用的結果，規模小，次數更少，只占地震總數的3%左右。

人工地震和誘發(fā)地震是由于人工爆破，礦山開(kāi)采，軍事施工及地下核試驗等引起的地震。由于人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)觸發(fā)某些斷層活動(dòng)，引起的地震稱(chēng)誘發(fā)地震，主要有水庫地震，深井抽水和注水誘發(fā)地震，核試驗引發(fā)地震，采礦活動(dòng)、灌溉等也能誘發(fā)地震。

地震(earthquake)就是地球表層的快速振動(dòng)，在古代又稱(chēng)為地動(dòng)。它就象刮風(fēng)、下雨、閃電、山崩、火山爆發(fā)一樣，是地球上經(jīng)常發(fā)生的一種自然現象。它發(fā)源于地下某一點(diǎn)，該點(diǎn)稱(chēng)為震源(focus)。振動(dòng)從震源傳出，在地球中傳播。地面上離震源最近的一點(diǎn)稱(chēng)為震中，它是接受振動(dòng)最早的部位。大地振動(dòng)是地震最直觀(guān)、最普遍的表現。在海底或濱海地區發(fā)生的強烈地震，能引起巨大的波浪，稱(chēng)為海嘯。地震是極其頻繁的，全球每年發(fā)生地震約500萬(wàn)次，對整個(gè)社會(huì )有著(zhù)很大的影響。

【地震現象】

地震發(fā)生時(shí)，最基本的現象是地面的連續振動(dòng)，主要是明顯的晃動(dòng)。極震區的人在感到大的晃動(dòng)之前，有時(shí)首先感到上下跳動(dòng)。這是因為地震波從地內向地面傳來(lái)，縱波首先到達的緣故。橫波接著(zhù)產(chǎn)生大振幅的水平方向的晃動(dòng)，是造成地震災害的主要原因。1960年智利大地震時(shí)，最大的晃動(dòng)持續了3分鐘。地震造成的災害首先是破壞房屋和構筑物，造成人畜的傷亡，如1976年中國河北唐山地震中，70%～80%的建筑物倒塌，人員傷亡慘重。地震對自然界景觀(guān)也有很大影響。最主要的后果是地面出現斷層和地裂縫。大地震的地表斷層常綿延幾十至幾百千米，往往具有較明顯的垂直錯距和水平錯距，能反映出震源處的構造變動(dòng)特征（見(jiàn)濃尾大地震，舊金山大地震）。但并不是所有的地表斷裂都直接與震源的運動(dòng)相聯(lián)系，它們也可能是由于地震波造成的次生影響。特別是地表沉積層較厚的地區，坡地邊緣、河岸和道路兩旁常出現地裂縫，這往往是由于地形因素，在一側沒(méi)有依托的條件下晃動(dòng)使表土松垮和崩裂。地震的晃動(dòng)使表土下沉，淺層的地下水受擠壓會(huì )沿地裂縫上升至地表，形成噴沙冒水現象。大地震能使局部地形改觀(guān)，或隆起，或沉降。使城鄉道路坼裂、鐵軌扭曲、橋梁折斷。在現代化城市中，由于地下管道破裂和電纜被切斷造成停水、停電和通訊受阻。煤氣、有毒氣體和放射性物質(zhì)泄漏可導致火災和毒物、放射性污染等次生災害。在山區，地震還能引起山崩和滑坡，常造成掩埋村鎮的慘劇。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖。1923年日本關(guān)東大地震時(shí)，神奈川縣發(fā)生泥石流，順山谷下滑，遠達5千米。