第一章 对地震和火山的初步认识

地震

地震,中国古代又称地动,是一种会给人类生命财产造成严重损害的自然灾害。地震发生时,山摇地动、房倒屋塌,顷刻间可以毁掉一座城市;地震发生过程中,还常常伴随着巨大的轰鸣声,情景十分恐怖。由于地震对人类危害之烈,有关国际组织把它列为十大自然灾害之首。

天然地震主要分为构造地震和火山地震。地球上90%以上的地震是由地壳板块运动引起的,称为构造地震。火山爆发也可以引发地震,这类地震占全球地震数量的7%左右,称为火山地震。对于构造地震来说,每一次地震,震源深度都是不一样的。在地震学上,把构造地震分为浅源地震、中源地震和深源地震。到目前为止,世界上记录到的最深地震,其震源深度为786千米。

地球上的地震发生非常频繁,据现代地震仪器测定,地球上每年要发生地震500多万次。但是,并不是所有的地震能量都能传播到地表,即使能量能到达地表,往往由于能量削弱,我们也无法察觉到。而真正能够形成灾害的地震,是发生在地面以下70千米以内的浅源地震。

为什么会发生地震呢?这是地震学界研究的主要课题。1911年美国地震学家里德(H.F.Reid)通过对1906年旧金山大地震的研究,提出了弹性回跳假说,把地震的形成和断层活动联系起来。里德认为,地震的形成原因,是由于地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,恢复到未变形前的状态。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。[1]

弹性回跳假说是20世纪最有影响的地震成因理论,按照这一假说,大地震应该发生在地壳板块运动较强烈的地区,因此,地面上可观测到的构造差异运动的痕迹,就成了预测一个地区的地震危险性的一种判据。但事实上,大地震往往并不发生在有明显差异运动的地方。美国地震学家李克特在《地震学初步》中指出,真正伴有明确的成因断层的大地震,观测到的并不很多,典型的有日本浓尾地震(1891年)和美国的旧金山地震(1906年),但是更多的大地震是找不到成因断层的,看到的断层多半是次生的,即是说,它们是地震之“果”,不是地震之“因”。 1976年唐山大地震时,人们在震中区发现了很长的断层,但是在断层上打钻,证明它是很浅的。一个很浅的断层,即使很长,也未必能产生那样大的地震,所以它很可能只是地震的次生现象。

除弹性回跳学说以外,20世纪比较有影响的地震假说还有,日本松泽武雄提出的“岩浆冲击说”和美国学者布里奇曼提出的“相变说”等。但是,到目前为止,学术界提出的所有地震假说,都存在着一定的片面性或理论缺陷。也就是说,关于地震的机制问题,至今还没有给出一个全面合理的、令人满意的答案。

火山

火山,地下岩浆喷发于地表的现象。火山喷发的景象壮观而奇特,同时伴有惊人的破坏力量,它所造成的灾害程度与地震等量齐观。早在公元79年,意大利的庞贝城就毁于维苏威火山爆发。

火山爆发所造成的严重灾害,引起了科学家们对火山学研究的重视。自18世纪开始,特别是19世纪以来,科学家们开始从地球物理学的角度去探索火山的成因,先后提出了几种火山成因假说。

早期的地球散热说认为,地球由于不断散热使地壳冷却收缩,因此压迫地球内部的熔融体。熔融体的原体积相应缩小而产生强大的“弹力”作用。外部压力不断增加,地球内部的岩浆通过不同途径喷出地表,即形成火山爆发。与之相近观点的还有岩石粉碎说,它认为,地球由于逐渐收缩而产生强大的内压力,这种压力促使地球内部产生热能,并把岩石粉碎为熔融体。熔融体沿着地壳薄弱地带迸射而出,造成火山活动。鉴于世界火山带大都分布在太平洋、大西洋、地中海等大洋沿岸和岛屿上,人们提出了海水渗透假说,它认为,海水通过裂隙渗透到地壳下部的灼热岩浆区里,被蒸发为水蒸汽,产生极大的张力引起爆炸,并形成火山通道,迫使熔融的岩浆沿着火山通道喷出地表。

进入20世纪60年代以后,随着海洋科学的发展,人们在积累了大量地壳运动资料的基础上,创立了板块构造理论,于是一些科学家把火山活动与板块运动联系起来。

世界火山的分布是有一定规律的,绝大多数位于大陆与海洋的交界处,或大洋中脊及裂谷上。这些地区大多是板块的边缘,少数位于板块的中央。这样,地球上的火山,用板块学说的观点,可以分为板块边缘火山和板块内部火山。如环太平洋火山带都分布在太平洋板块的周围,是板块边缘火山;夏威夷火山位于太平洋板块的中央,就是板块内部火山。

火山成因的板块学说认为,在板块增生扩张地带,软流圈内的熔融岩浆不断上升涌出,因而形成了火山喷发。在板块的碰撞部位,其中有的板块被压迫下沉插入地幔之中,当下沉板块移动到软流圈时,由于来自地幔的热能和相邻板块的摩擦热能,使板块部分熔融,这部分熔融的岩浆就常常在压力作用下,上升喷溢于地表,造成火山爆发。

板块构造理论很好地说明了板块边缘火山的成因。但是,对于板块内部火山来说,板块学说却无法做出解释;因为这类火山位于板块内部,其形成与板块的运动无关。

如位于海洋板块中心的夏威夷群岛,地质学家称这些火山口为“热点”。热点并不随板块一起移动,始终固定于一点喷发;板块移动时,原来喷发过的地方随即成了死火山口,热点又在附近的地方喷发岩浆;随着板块的移动,热点就留下一连串的死火山口。目前全球已确定的热点有60多处,夏威夷群岛火山只是其中的热点之一。科学家们猜测,热点所喷发的岩浆,可能来自地幔内层,但尚不明白这些岩浆是怎样冒到地面上来的。[2]

除此以外,人们对板块成因假说还提出了许多疑问,为什么太平洋中脊的火山活动并不明显?为什么没有环大西洋的火山带?

总之,关于火山的成因和分布现象,还有许多疑难问题没有解决。人们对于火山活动的认识,仍处于探索之中。

地震和火山活动都属于一种突发性地质灾害,地震以大地震动为主,其能量主要来自于地壳的板块运动;而火山爆发则以岩浆喷发为主,其能量主要来自于软流圈中的岩浆流。二者之间毫无共同之处,然而,在全球范围内,二者的地理分布——地震带和火山带却惊人的相吻合,预示着地震和火山相伴而生;难道说,二者之间有什么联系吗?

(0)

相关推荐