簡介

activetectoniczone斷層、褶皺和它們在地表所反映出的形態(tài)，并非雜亂無章，而是相互聯(lián)系確有規(guī)律的。我們常把那些在一定的范圍內(nèi)有著共同的成因和內(nèi)在聯(lián)系的斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，

活動構(gòu)造帶

地震的形成

引起地震的原因很多，據(jù)此可分為構(gòu)造地震、火山地震和沖擊地震，人類活動也可以導致發(fā)生地震，稱為誘發(fā)地震，如水庫地震。

構(gòu)造地震是由構(gòu)造變動特別是斷裂活動所產(chǎn)生的地震。全球絕大多數(shù)地震是構(gòu)造地震，約占地震總數(shù)的90%。其中大多數(shù)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(gòu)造地震，其中80%以上均與斷裂活動有關(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造成的，并在地震后在地面形成一條走向NW310°、長100多km的地裂縫。

世界上許多著名的大地震也都屬于構(gòu)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有關(guān)。1923年日本關(guān)東大地震（8.3級）與穿過相模灣的NW-SE向的斷裂活動有關(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)生在南北長達1400km的秘魯海溝斷裂帶上。

（一）構(gòu)造地震的成因和震源機制

這個問題是地震預(yù)報理論中最核心的問題，也是目前仍在繼續(xù)探討和需要解決的問題。

在地殼及上地幔中，由于物質(zhì)不斷運動，經(jīng)常產(chǎn)生一種互相擠壓和推動巖石的巨大力量，即地應(yīng)力。巖石在地應(yīng)力作用下，積累了大量的應(yīng)變能；當這種能一旦超過巖石所能承受的極限數(shù)值時，就會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，當?shù)卣鸩▊鞯降孛鏁r，地面就震動起來，這就是地震。

從已發(fā)生的地震來看，它的發(fā)生跟已經(jīng)存在的活動構(gòu)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斷裂帶上。如果從全球范圍來看，地震帶的分布與板塊邊界密切相關(guān)。這些邊界實際上也是張性的、擠壓性的或水平錯開的一些斷裂構(gòu)造。

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

1.彈性回跳說

是出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣的關(guān)于地震成因的假說，是根據(jù)1906年美國舊金山大地震時發(fā)現(xiàn)圣安德列斯斷層產(chǎn)生水平移動而提出的一種假說。假說認為地震的發(fā)生，是由于地殼中巖石發(fā)生了斷裂錯動，而巖石本身具有彈性，在斷裂發(fā)生時已經(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，把長期積蓄的能量于霎那間釋放出來，造成地震。總之，地震波是由于斷層面兩側(cè)巖石發(fā)生整體的彈性回跳而產(chǎn)生的，來源于斷層面。如圖8-3，巖層受力發(fā)生彈性變形（B），力量超過巖石彈性強度，發(fā)生斷裂（C），接著斷層兩盤巖石整體彈跳回去，恢復到原來的狀態(tài)，于是地震就發(fā)生了。這一假說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(xiàn)象。

2.蠕動說

蠕動又稱潛移、潛動。地表土石層在重力作用下可以長期緩慢地向下移動，其移動體和基座之間沒有明顯的界面，并且形變量和移動量均屬過渡關(guān)系，這種變形和移動稱為蠕動。蠕動速率每年不過數(shù)毫米至數(shù)厘米。

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

在什么情況下容易產(chǎn)生蠕動，還未十分清楚。有些實驗表明，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(wěn)定蠕動。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。

有一種現(xiàn)象逐漸為事實所證明，即巖層中長期蠕動的地段或在活動斷層中蠕動占長期活動的百分比較高的地段，由于能量通過緩慢的蠕動而逐漸釋放，反而很少發(fā)生強烈地震。在我國阿爾金山地區(qū)有規(guī)模很大的剪切斷層，是正在活動的斷層，通過衛(wèi)星影像分析，發(fā)現(xiàn)有蠕動現(xiàn)象，現(xiàn)代水系被切穿，位移明顯，錯距也很大，但是有史以來卻少有地震記錄，推測此斷層的活動方式是以無震蠕動為主。

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

3.粘滑說

在地下較深的部位，斷層兩側(cè)的巖石若要滑動必須克服強大的摩擦力，因此在通常情況下兩盤巖石好像互相粘在一起，誰也動彈不了。但當應(yīng)力積累到等于或大于摩擦力時，兩盤巖石便發(fā)生突然滑動。通過突然滑動，能量釋放出來，兩盤又粘結(jié)不動，直到能量再積累到一定程度導致下一次突然滑動。實驗證明，物體在高壓下的破壞形式，是沿著斷裂面粘結(jié)和滑動交替進行，斷面發(fā)生斷續(xù)的急跳滑動現(xiàn)象，經(jīng)過多次應(yīng)力降落，把積累的應(yīng)變能釋放出來，這種說法就叫粘滑說。

影響斷層活動方式的因素很多：一是溫度，溫度低于500℃，斷層面兩側(cè)巖體易產(chǎn)生粘滑；溫度高于500℃，則易產(chǎn)生蠕動和蠕變。二是巖石成分，巖性脆硬（如石英巖、石英砂巖等），斷層兩側(cè)巖石往往以粘滑為主；巖性柔軟，則以蠕動為主。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；相反，巖石孔隙小，孔隙度低，含水分少，則多呈粘滑形式。此外，圍壓的大小也會影響斷層的活動方式。如果斷層兩盤連續(xù)發(fā)生粘滑，便是地震頻繁的時期。

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

4.相變說

有人認為深源地震是由于深部物質(zhì)的相變過程引起的。地下物質(zhì)在高溫高壓條件下，引起巖石的礦物晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生突然改變，導致巖石體積驟然收縮或膨脹，形成一個爆發(fā)式振動源，于是發(fā)生地震。此說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(jù)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，證明地震發(fā)生與斷裂活動有關(guān)。同時，板塊構(gòu)造學說指出，當巖石圈板塊向地下俯沖時，中、深源地震發(fā)生在向地幔消減的板塊內(nèi)部，而并非發(fā)生在地幔軟流圈物質(zhì)中，因此相變說自然失去了存在的依據(jù)。

構(gòu)造地震的特點是活動頻繁，延續(xù)時間長，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)過長期的孕育過程即應(yīng)力積累過程，這一過程可以長達十幾年、幾十年甚至幾百年。

但在一定時間內(nèi)（幾天，幾周，幾年），在同一地質(zhì)構(gòu)造帶上或同一震源體內(nèi)，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。在一個地震序列中，如果有一次地震特別大，稱為主震；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，稱為余震。

構(gòu)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(gòu)造地震產(chǎn)生的過程有關(guān)。一般說來，當?shù)貞?yīng)力即將加強到超過巖石所承受的強度時，巖層首先產(chǎn)生一系列較小的錯動（或者沿著斷層帶粘滑開始交替過程），從而形成許多小震，即前震。接著地應(yīng)力繼續(xù)增大，到了巖層承受不了的時候，就會引起巖層的整體滑動或新斷裂滑動，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)過一段時間的活動和調(diào)整，把巖層中剩余能量釋放出來，從而引起一些小的余震。在地震現(xiàn)場，?？梢姷皆谄屏训牡孛嫔?，又出現(xiàn)許多次一級裂隙，錯雜其間，表明運動沒有完全停止，直到使許多尚未破壞的地點徹底破壞，所剩余的應(yīng)變能全部得到釋放。這種情況類似壓緊彈簧過程，當作用力消失后，所蓄位能即轉(zhuǎn)化為動能反跳回來，恢復原來狀態(tài)，但又難于一下復原，還需經(jīng)過一段時間的慢慢顫動調(diào)整，才能恢復原來的平衡位置。這種現(xiàn)象稱為彈簧效應(yīng)。巖石也是具有彈性的，所以也應(yīng)有這種彈性效應(yīng)。1920年寧夏（原甘肅）海原大地震，余震三年未消。其強度與頻度時高時低，但總的趨勢是逐漸衰減直到平靜下來。

2.地震序列類型

雖說構(gòu)造地震常呈一定序列，但其能量釋放規(guī)律、大小地震的活動時間和比例等又常各不相同。根據(jù)1949年10月以來的我國所發(fā)生強震的分析研究，地震序列可以歸納為3種類型：

（1）單發(fā)型地震

又稱孤立型地震。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，整個序列的地震能量幾乎全部通過主震釋放出來。此類地震較少，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

是一種最常見的類型，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，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小時內(nèi)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），則基本沒有前震，但余震連續(xù)數(shù)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，沒有突出的主震。此類地震的前震和余震多而且較大，常成群出現(xiàn)，活動時間持續(xù)較長，衰減速度較慢，活動范圍較大。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。有時這種類型的地震是由兩個主震型地震組合或混淆在一起形成的。

有時地震序列比較復雜，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。

地震序列類型可能與巖石和構(gòu)造的均勻程度及復雜性有關(guān)。據(jù)實驗，當介質(zhì)均勻，且介質(zhì)內(nèi)應(yīng)力不集中時，主破裂前無小破裂，主破裂后也很少小破裂；當介質(zhì)不均一且應(yīng)力有一定的局部集中或高度集中時，主破裂前后都會產(chǎn)生一定的或很多的小破裂。

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

二、火山地震

指火山活動引起的地震。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引起構(gòu)造變動，從而發(fā)生地震；或者是因構(gòu)造變動引起火山噴發(fā)，從而導致地震。因此，火山地震與構(gòu)造地震常有密切關(guān)系。

火山地震為數(shù)不多，約占總數(shù)的7%。震源深度不大，一般不超過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)活動沒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(yīng)力分布的變化有關(guān)，這種地震稱為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(nèi)，震源深度淺于1km，影響范圍很小，稱為B型火山地震。有時地下巖漿沖至接近地面，但未噴出地表，也可以產(chǎn)生地震，稱為潛火山地震。

現(xiàn)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(qū)巖層受地下水長期溶蝕形成許多地下溶洞，洞頂塌落引起。后者又稱塌陷地震。本類地震為數(shù)很少，約占地震總數(shù)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m2，地面崩落成深潭，聲聞數(shù)十里，附近屋瓦震動。又如，1972年3月在山西大同西部煤礦采空區(qū)，大面積頂板塌落引起了地震，其最大震級為3.4級，震中區(qū)建筑物有輕微破壞。

四、水庫地震

有些地方原來沒有或很少發(fā)生地震，后來由于修了水庫，經(jīng)常發(fā)生地震，稱為水庫地震。說明這種地震與水的作用有關(guān)，當然也與一定的構(gòu)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(qū)周圍地震頻度逐漸增加，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(qū)共記錄了近26萬次地震（圖8－4）。又如，著名的埃及阿斯旺水庫，壩高110m，庫容達165億m3，1960年正式開工，1964年截流蓄水，1968年正式投入運行。此地區(qū)在建庫前歷史上無地震，從1980年起出現(xiàn)小震、微震，于1981年11月在壩址西南60km庫區(qū)發(fā)生了5.6級地震；于1982年同一地點又發(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，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(gòu)造條件（如有活動斷層、密集或交叉的斷裂存在，或在升降差異運動的過渡部位等）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黑子活動期，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(xiàn)代科學對地震的成因作了以下解釋：

由于地球在不斷運動和變化，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，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(gòu)造地震、火山地震、陷落地震和誘發(fā)地震四種。

構(gòu)造地震是指在構(gòu)造運動作用下，當?shù)貞?yīng)力達到并超過巖層的強度極限時，巖層就會突然產(chǎn)生變形，乃至破裂，將能量一下子釋放出來，就引起大地震動，這類地震被稱為構(gòu)造地震，占地震總數(shù)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不及補充，出現(xiàn)空洞，引起上覆巖層的斷裂或塌陷而產(chǎn)生地震。這類地震數(shù)量不多，只占地震總數(shù)量7%左右。

陷落地震是由于地下溶洞或礦山采空區(qū)的陷落引起的局部地震。陷落地震都是重力作用的結(jié)果，規(guī)模小，次數(shù)更少，只占地震總數(shù)的3%左右。

人工地震和誘發(fā)地震是由于人工爆破，礦山開采，軍事施工及地下核試驗等引起的地震。由于人類的生產(chǎn)活動觸發(fā)某些斷層活動，引起的地震稱誘發(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、灌溉等也能誘發(fā)地震。

地震(earthquake)就是地球表層的快速振動，在古代又稱為地動。它就象刮風、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(xiàn)象。它發(fā)源于地下某一點，該點稱為震源(focus)。振動從震源傳出，在地球中傳播。地面上離震源最近的一點稱為震中，它是接受振動最早的部位。大地振動是地震最直觀、最普遍的表現(xiàn)。在海底或濱海地區(qū)發(fā)生的強烈地震，能引起巨大的波浪，稱為海嘯。地震是極其頻繁的，全球每年發(fā)生地震約500萬次，對整個社會有著很大的影響。

【地震現(xiàn)象】

地震發(fā)生時，最基本的現(xiàn)象是地面的連續(xù)振動，主要是明顯的晃動。極震區(qū)的人在感到大的晃動之前，有時首先感到上下跳動。這是因為地震波從地內(nèi)向地面?zhèn)鱽恚v波首先到達的緣故。橫波接著產(chǎn)生大振幅的水平方向的晃動，是造成地震災(zāi)害的主要原因。1960年智利大地震時，最大的晃動持續(xù)了3分鐘。地震造成的災(zāi)害首先是破壞房屋和構(gòu)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。地震對自然界景觀也有很大影響。最主要的后果是地面出現(xiàn)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(gòu)造變動特征（見濃尾大地震，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(qū)，坡地邊緣、河岸和道路兩旁常出現(xiàn)地裂縫，這往往是由于地形因素，在一側(cè)沒有依托的條件下晃動使表土松垮和崩裂。地震的晃動使表土下沉，淺層的地下水受擠壓會沿地裂縫上升至地表，形成噴沙冒水現(xiàn)象。大地震能使局部地形改觀，或隆起，或沉降。使城鄉(xiāng)道路坼裂、鐵軌扭曲、橋梁折斷。在現(xiàn)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(zāi)和毒物、放射性污染等次生災(zāi)害。在山區(qū)，地震還能引起山崩和滑坡，常造成掩埋村鎮(zhèn)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，神奈川縣發(fā)生泥石流，順山谷下滑，遠達5千米。