地震

地震成因

地球表层的岩石圈称作地壳。地壳岩层受力后快速破裂错动引起地表振动或破坏就叫地震。

由于地质构造活动引发的地震叫构造地震；

由于火山活动造成的地震叫火山地震；

固岩层（特别是石灰岩）塌陷引起的地震叫塌陷地震。

地震是一种及其普通和常见的一种自然现象，但由于地壳构造的复杂性和震源区的不可直观性，关于地震特别构造地震，它是怎样孕育和发生的，其成因和机制是什么的问题，至今尚无完满的解答，但目前科学家比较公认的解释是构造地震是由地壳板块运动造成的。

由于地球在无休止地自转和公转，其内部物质也在不停地进行分异，所以，围绕在地球表面的地壳，或者说岩石圈也在不断地生成、演变和运动，这便促成了全球性地壳构造运动。关于地壳构造和海陆变迁，科学家们经历了漫长的观察、描述和分析，先后形成了不同的假说、构想和学说。

板块构造学说又称新全球构造学说，则是形成较晚（上世纪60年代），已为广大地学工作者所接受的一个关于地壳构造运动的学说。

预防应急

设防环节

（1）抗震设防要求确定：制定区划图、开展地震小区划、开展地震安全性评价

（2）抗震设计：按照抗震设防要求和抗震设计规范进行设计

（3）抗震施工：按照抗震设计进行施工

简单地说，就是在工程建设时设立防御地震灾害的措施，涉及到工程的规划选址、工程设计与施工，一直到竣工验收的全过程。

选择好建筑场地，千万不要在不利于抗震的场地建房，不利于抗震的场地有：

（1）活动断层及其附近地区；

（2）饱含水的松砂层、软弱的淤泥层、松软的人工填土层；

（3）古河道、旧池塘和河滩地；

（4）容易产生开裂、沉陷、滑移的陡坡、河坎；

（5）细长突出的山嘴、高耸的山包或三面临水田的台地等。

住房环境

（1）处于高大建（构）筑物或其他高悬物下：高楼、高烟囱、水塔、高大广告牌等，震时容易倒塌威胁房屋安全；

（2）高压线、变压器等危险物下：震时电器短路等容易起火，常危及住房和人身安全；

（3）危险品生产地或仓库附近：如果震时工厂受损引起毒气泄露、燃气爆炸等事故，会危及住房。

房屋加固

为了抗御地震的突然袭击，要经常注意老旧房屋的维修保养。墙体如有裂缝或歪闪，要及时修理；易风化酥碱的土墙，要定期抹面；屋顶漏水应迅速修补；大雨过后要马上排除房屋周围积水，以免长期浸泡墙基。木梁和柱等要预防腐朽虫蛀，如有损坏及时检修。

必要时对房屋进行简单加固，具体方法有：墙体的加固。墙体有两种，一种是承重墙，另一种是非承重墙。加固的方法有拆砖补缝、钢筋拉固、附墙加固等。

楼房和房屋顶盖的加固。一般采用水泥砂浆重新填实、配筋加厚的方法。

建筑物突出部位的加固。如对烟囱、女儿墙、出屋顶的水箱间、楼梯间等部位，采取适当措施设置竖向拉条，拆除不必要的附属物。

地震类型

根据发生的位置分类

板缘地震（板块边界地震）：发生在板块边界上的地震，环太平洋地震带上绝大多数地震属于此类。

板内地震：发生在板块内部的地震，如欧亚大陆内部（包括中国）的地震多属此类。

板内地震除与板块运动有关，还要受局部地质环境的影响，其发震的原因与规律比板缘地震更复杂。

火山地震：是由火山爆发时所引起的能量冲击，而产生的地壳振。

根据震动性质不同分类

天然地震：指自然界发生的地震现象；

人工地震：由爆破、核试验等人为因素引起的地面震动；

脉动：由于大气活动、海浪冲击等原因引起的地球表层的经常性微动。

按地震形成的原因分类

构造地震：是由于岩层断裂，发生变位错动，在地质构造上发生巨大变化而产生的地震，所以叫做构造地震，也叫断裂地震。火山地震：是由火山爆发时所引起的能量冲击，而产生的地壳振动。火山地震有时也相当强烈。但这种地震所波及的地区通常只限于火山附近的几十公里远的范围内，而且发生次数也较少，只占地震次数的7%左右，所造成的危害较轻。

陷落地震：由于地层陷落引起的地震。这种地震发生的次数更少，只占地震总次数的3%左右，震级很小，影响范围有限，破坏也较小。

诱发地震：在特定的地区因某种地壳外界因素诱发（如陨石坠落、水库蓄水、深井注水）而引起的地震。

人工地震：地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。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了地壳的压力，有时也会诱发地震。

根据震源深度进行分类

浅源地震：震源深度小于60公里的地震，大多数破坏性地震是浅源地震。

中源地震：震源深度为60—300公里。

深源地震：震源深度在300公里以上的地震，到目前为止，世界上纪录到的深地震的震源深度为786公里。

一年中，全球所有地震释放的能量约有85%来自浅源地震，12%来自中源地震，3%来自深源地震。

按地震的远近分类

地方震：震中距小于100公里的地震。

近震：震中距为100—1000公里。

远震：震中距大于1000公里的地震。

按震级大小分类

弱震：震级小于3级的地震；

有感地震：震级等于或大于3级、小于或等于4.5级的地震；

中强震：震级大于4.5级，小于6级的地震；

强震：震级等于或大于6级的地震，其中震级大于或等于8级的叫巨大地震。

按破坏程度分类

一般破坏性地震：造成数人至数十人死亡，或直接经济损失在一亿元以下（含一亿元）的地震；

中等破坏性地震：造成数十人至数百人死亡，或直接经济损失在一亿元以上（不含一亿元）、五亿元以下的地震；

严重破坏性地震：人口稠密地区发生的七级以上地震、大中城市发生的六级以上地震，或者造成数百至数千人死亡，或直接经济损失在五亿元以上、三十亿元以下的地震；

特大破坏性地震：大中城市发生的七级以上地震，或造成万人以上死亡，或直接经济损失在三十亿元以上的地震。

构造地震的分类

孤立型地震：有突出的主震，余震次数少、强度低；主震所释放的能量占全序列的99.9%以上；主震震级和大余震相差2.4级以上。

主震——余震型地震：主震非常突出，余震十分丰富；大地震所释放的能量占全序列的90%以上；主震震级和大余震相差0.7～2.4级。

双震型地震：一次地震活动序列中，90%以上的能量主要由发生时间接近，地点接近，大小接近的两次地震释放。

震群型地震：有两个以上大小相近的主震，余震十分丰富；主要能量通过多次震级相近的地震释放，大地震所释放的能量占全序列的90%以下；主震震级和大余震相差0.7级以下。

地震分布

时间分布

通过对历史地震和现今地震大量资料的统计，发现地震活动在时间上的分布是不均匀的：一段时间发生地震较多，震级较大，称为地震活跃期；另一段时间发生地震较少，震级较小，称为地震活动平静期；表现出地震活动的周期性。每个活跃期均可能发生多次7级以上地震，甚至8级左右的巨大地震。地震活动周期可分为几百年的长周期和几十年的短周期；不同地震带活动周期也不尽相同。当然也有的地震是没有周期的。这跟地质情况有关，比如河北邢台，大约100年左右是一个周期，因为断层带的地壳是有规则的移动，当地下的能量积累到必须使地壳发生移动时，地震就发生了，这种地震是有周期的。而绝不是所有的运动都是有规则的，规则之外的运动，就促生偶然的地震，偶然的地震往往能量巨大，瞬时引发，并不是周期内。

中国大陆东部地震活动周期普遍比西部长。东部的活动周期大约300年左右，西部为100至200年左右。如陕西渭河平原地震带，从公元881年（唐末）到1486年606年间，就没有破坏性地震的记载。1556年华县8级大地震后几十年，地震比较活跃。1570年以后这一带就没有6级以上地震，连5级左右的地震也是很少。

地理分布

世界地震分布

据统计，全球有85%的地震发生在板块边界上，仅有15%的地震与板块边界的关系不那么明显。而地震带是地震集中分布的地带，在地震带内地震密集，在地震带外，地震分布零散。

世界上主要有三大地震带：

环太平洋地震带：

分布在太平洋周围，包括南北美洲太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、日本列岛南下至中国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。这里是全球分布广、地震多的地震带，所释放的能量约占全球的四分之三。

欧亚地震带：

从地中海向东，一支经中亚至喜马拉雅山，然后向南经中国横断山脉，过缅甸，呈弧形转向东，至印度尼西亚。另一支从中亚向东北延伸，至堪察加，分布比较零散。

大洋中脊地震活动带：

此地震活动带蜿蜒于各大洋中间，几乎彼此相连。总长约65000km，宽约1000——7000km，其轴部宽100km左右。大洋中脊地震活动带的地震活动性较之前两个带要弱得多，而且均为浅源地震，尚未发生过特大的破坏性地震。

大陆裂谷地震活动带：

该带与上述三个带相比其规模小，不连续分布于大陆内部。在地貌上常表现为深水湖，如东非裂谷、红海裂谷、贝加尔裂谷、亚丁湾裂谷等。

中国地震分布

中国的地震活动主要分布在5个地区，这5个地区是：台湾省及其附近海域；西南地区，包括西藏、四川中西部和云南中西部；西部地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏以及新疆天山南北麓；华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山—燕山一带、山东中部和渤海湾；东南沿海地区，广东、福建等地。

从中国的宁夏，经甘肃东部、四川中西部直至云南，有一条纵贯中国大陆、大致呈南北走向的地震密集带，历史上曾多次发生强烈地震，被称为中国南北地震带。2008年5月12日汶川8.0级地震就发生在该带中南段。该带向北可延伸至蒙古境内，向南可到缅甸。

根据地质力学的观点，中国大致可分为20个地震带。

传播方式

在地球内部传播的地震波称为体波，分为纵波和横波。

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）。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。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动。横波是造成破坏的主要原因。

沿地面传播的地震波称为面波，分为勒夫波和瑞利波。

纵波：振动方向与波的传播方向一致的波，传播速度较快，到达地面时人感觉颠动，物体上下跳动。

横波：振动方向与波的传播方向垂直，传播速度比纵波慢，到达地面时人感觉摇晃，物体会来回摆动。

面波：当体波到达岩层界面或地表时，会产生沿界面或地表传播的幅度很大的波，称为面波。面波传播速度小于横波，所以跟在横波的后面。

地震预知

地震前兆

地震前自然界出现的可能与地震孕育、发生有关的各种征兆称作地震前兆。大体有两类：

微观前兆：人的感官不易觉察，须用仪器才能测量到的震前变化。例如，地面的变形，地球的磁场、重力场的变化，地下水化学成分的变化，小地震的活动等。

宏观前兆：人的感官能觉察到的地震前兆。它们大多在临近地震发生时出现。如井水的升降、变浑，动物行为反常，地声、地光等。

地下水异常

①水位、水量的反常变化。如天旱时节井水水位上升，泉水水量增加；丰水季节水位反而下降或泉水断流。有时还出现井水自流、自喷等现象。

②水质的变化。如井水、泉水等变色、变味（如变苦、变甜）、变浑，有异味等。

③水温的变化。水温超过正常变化范围。

④其他。如翻花冒泡、喷气发响、井壁变形等。

生物异常

动物是观察地震前兆的“活仪器”，它们往往在震前出现各种反常行为，向人们预示灾难的临近。已发现有上百种动物震前有一定反常表现，其中异常反应比较普遍的有20多种，常见的动物异常现象有：

惊恐反应：如大牲畜不进圈，狗狂吠，鸟或昆虫惊飞、非正常群迁等。

抑制型异常：如行为变得迟缓，或发呆发痴，不知所措；或不肯进食等。

生活习性变化：如冬眠的蛇出洞，老鼠白天活动不怕人，大批青蛙上岸活动等。

电磁异常

电磁异常是指地震前家用电器，如收音机、电视机、日光灯等出现的失灵现象。常见的是收音机的失灵、手机信号减弱或消失、电子闹钟失灵等现象。

地声

临近地震发生前，往往有声响自地下深处传来，这就是“地声”。地声一般出现在震前几分钟、几小时、几天或更早；以临震前几分钟出现得多。

地声的声响与平日人们熟悉的声音不同且多种多样。如：“犹如列车从地下奔驰而来”“似采石放连珠炮般的声响”“类似于机器轰鸣声”“狂风呼啸声”“石头相互摩擦声”等等。但是，有时地声也不易与远处传来的风声、雷声、机器轰鸣声等相鉴别。

地光

地光也是临震前的一种宏观现象，中国已在多次地震前观测到，它们一般出现在临震前或震时，也有出现于震前数小时或更早的。

地光的颜色很多，有红、黄、蓝、白、紫等，有的也像电火光。它们的形状各异，有带状光、片形光、球状光、柱状光、火样光等。地光出现的时间一般很短，所以不易观测。鉴别地光也有一定难度，因为它的形状和颜色有时也与电焊光、闪电等有相似之处。

地震监测

手段方法

（1）测震：记录一个区域内大小地震的时空分布和特征，从而预报大地震。人们常说的“小震闹，大震到”，就是以震报震的一种特例。当然，需要注意的是“小震闹”并不一定导致“大震到”。

（2）地壳形变观测：许多地震在临震前，震区的地壳形变增大，可以是平时的几倍到几十倍。如测量断层两侧的相对垂直升降或水平位移的参数，是地震预报重要的依据。

（3）地磁测量：地球基本磁场可以直接反映地球各种深度乃至地核的物理过程，地磁场及其变化是地球深部物理过程信息的重要来源之一。震磁效益的研究有其理论依据和实验基础，更有震例的事实。

（4）地电观测：地震孕育过程中，将伴随有地下介质（主要是岩石）电阻率的变化及大地电流和自然电场的变化，由于这些变化与岩石受力变形及破裂过程有关，因此提取这一信息可以预测地震。

（5）重力观测：地球重力场是一种比较稳定的地球物理场之一，它与观测点的位置和地球内部介质密度有关。因此，通过重力场变化可以了解到地壳的变形、岩石密度的变化，从而预测地震。

（6）地应力观测：地震孕育不论机制如何，其实质是一个力学过程，是在一定构造背景条件下，地壳体中应力作用的结果。观测地壳应力的变化，可以捕捉地震前兆的信息。

（7）地下水物理和化学的动态观测：地下水动态在震前异常现象，宏观现象如水井水位上涨，水中翻花冒泡、井水变色变味等；微观现象如水化学成分改变（如水中溶解氡气量变化等），固体潮（天体引潮力引起的地下水位涨落现象）的改变等。通过地下水动态的观测，可以直接地了解含水层受周围的影响情况和受力的情况，从而进行地震预报。

类似这样的经常性的监测手段和预报方法还有不少。地震学家们根据多种手段观测的结果，综合考虑环境因素、构造条件和地球动力因素等，提出慎之又慎的分析预测意见。

监测设施

包括地震台内的监测仪器设备、设施；地震台外的观测用山洞、仪器房、观测井（水点）、井房、观测线路、通信设施、供电设施、供水设施、专用堤坝、专用道路、避雷装置及其附属设施；地震遥测台网接受中心的观测设备、中继站、遥测点用房等；地震专用测量标志、测量场地等。中国共有地震监测台站1400个左右，其中专业台站有700个左右。在1400个台站中，约有40%受到周围环境的干扰、观测效果极不理想，还有20%已受到相当大的破坏，必须重新选点和搬迁。

监测环境

《地震观测设施和地震观测环境保护条例》第八条第一款规定：“地震观测环境的保护范围，是指地震监测设施周围不能有影响其工作效能的干扰源的小区域。”并给定“小距离”的三个附表。《防震减灾法》规定：“地震观测环境应当按照地震监测设施周围不能有影响其工作效能的干扰源的要求划定保护范围，”通常用干扰源距地震监测设施的小距离划定地震观测环境保护区，对于在条例或规范中没有明确规定距离有关地震监测设施的小距离的一些干扰源，如铁路、电气化铁路、高压输电线、发电厂、建筑群、无线电发射装置等，则通过县级以上人民政府管理地震工作的部门或者机构会同有关部门通过现场实测确定。

观测数据

数据意义

（1）在地球科学基础理论研究的作用

地球科学是以观测为基础的科学，地球科学的基础理论研究离不开大量地球观测数据信息。如，地球深部构造、地球动力学、地壳现今运动等研究需要大量的地震地磁、重力和地壳形变数据。著名的地球物理学家古登保说：地震是照亮地球内部的明灯。正是现代地震观测，特别是数字地震观测，使地球物理学家揭示了地球内部构造，地球内部介质的变化。大陆漂移和板块学说的形成与地震、地磁观测是密切结合的。留美地球物理学家宋晓东博士和美国地球物理学家合作，通过对大量的连续观测地震数据的研究，发现地球内核与地球外部自转速度不一样的重要现象，被列为二十世纪地球科学的重大发现之一。因此，地球物理和地球化学的基础数据是人类认识地球和地球形成的重要依据，是地球科学创新和发现的基础，中国科学院和各高等院校的地球系统科学基础研究部门对中国地震局对外开放地球物理与地球化学观测数据抱有极大兴趣。

（2）在国民经济建设和国家重大工程项目决策中得到广泛应用

中国正处在大规模经济建设时期，地震科学数据对国民经济建设和国家重大工程项目决策具有非常重要的意义。大型工矿企业、核电站、水库、铁路、高速公路建设均应进行地震和地质灾害安全性评估以及相关研究工作。如中国已经确定的长江三峡工程、南水北调、青藏铁路，西气东送等重大建设项目，以及西部大开发中的各项重要设施建设均需要地震危险区划及各种尺度的地震预测结果和多项地球物理观测数据和活动地质构造数据等作为项目立项决策和实施过程中解决有关问题的科学依据。

数据分类

地震科学数据按照其获取途径可以划分为五大类：

观测数据：包括：地震、地磁、重力、地形变、地电、地下流体、强震动、现今地壳运动等观测数据。这是地震科学数据中数量大的一类数据。

探测数据：包括：人工地震、大地电磁、地震流动台阵等数据。

调查数据：包括：地震地质、地震灾害、地震现场科考、工程震害、震害预测、地震遥感等数据。

实验数据：包括：构造物理实验、新构造年代测试、建筑物结构抗震实验、岩土地震工程实验等数据。

专题数据：这类数据为综合性数据，主要服务于某一重要研究专题、重大工程项目、某一特定区域综合研究等工作目标而建立的。如：地学大断面探测研究、火山监测研究、水库地震监测研究、矿震监测研究、典型大震震害、中国大陆地壳应力环境数据、三峡工程、青藏铁路、建筑物地震安全性评价等方面的数据。

地动仪

公元132年，东汉科学家张衡发明了世界上第一架地震仪器——地动仪，并在实际应用中，得到了验证。遗憾的是，地动仪实物和图样失传，只留下了文字记载，实物逐渐成为了千古之谜。

关于张衡地动仪的记载，见于《续汉书》（司马彪）、《后汉纪》（袁宏）、《后汉书》（范晔）三部史书。这些史料记述了地动仪的外观，内部结构，工作过程，以及验震情况。在随后的漫长岁月里，古今中外，许多人都试图复原地动仪，但是，始终没有成功的复原模型出现，大多数都处于概念模型阶段，或者与史书不符，或者复原的实物模型不能正常工作。

2002年以后，在中国地震局和国家文物局的支持下，成立了“张衡地动仪科学复原”课题组，由中国地震台网中心、清华大学美术学院、国家博物馆、北京机械工业自动化所、河南博物馆等多学科的专家组成。该课题组建立了新的地动仪复原模型，实现了从概念模型到科学模型的跨越。2005年通过了专家鉴定和国家验收。2008年8月完成了定型模型的小型铸造。

地震预报

地震的中长期预报是指地震中期预报和地震长期预报。对某地几年至几十年内，甚至上百年内可能发生的地震做出预报，叫做地震长期预报。对某地几个月至几年内可能发生的地震做出预报，叫做地震中期预报。对某地几天至几十天，甚至几个月内可能发生的地震做出预报，叫做地震短期预报。对某地几小时至几天内可能发生的地震做出预报，叫做临震预报。

地震中长期预报，特别是地震长期预报，主要目的是预测出可能发生的地震的地区、时间范围和可能发生的大地震烈度，并作出某一地区的地震趋势分析。

短期预报，特别是临震预报，要求迅速、纪实、准确地确定发震的地点、时间和震级，以便在强烈地震到来之前，采取必要的坚决的预防措施。

短期预报要以中长期预报为基础，而临震预报又是在短期预报的基础上进行的。不过，地震预报工作一环扣一环，要严格区分开也是不可能的。