吉奥格拉菲爱地球·第二期——地球的听诊器

相信大家对于地震都不太陌生，那么到底什么是地震呢？我们对于地震的认识又有多少呢？今天吉奥格拉菲来给大家介绍一下通过地震而了解到的地球内部结构。

广义地说，地震就是地球表层的震动，是地壳快速释放能量过程中产生的振动。而我们通常所指的地震是指能够形成灾害的天然地震。

根据中国地震信息网的统计，地球上每年约发生500多万次地震，也就是说每天要发生上万次地震

。不过，它们之中绝大多数太小或离我们太远，人们感觉不到。真正能对人类造成严重危害的地震，全世界每年大约有一二十次。

图1 地震的基本概念

吉奥格拉菲先给大家简单讲讲地震的基本概念。地球内部直接产生破裂的地方称为震源，它是一个区域，但研究地震时常把它看成一个点。地面上正对着震源的那一点称为震中，它实际上也是一个区域。从震中到地面上任何一点的距离叫做震中距。从震源到地面的距离叫做震源深度。震源深度对地震的破坏程度影响很大。同样大小的地震，震源越浅，造成的破坏越重。

人们关注的往往是造成较大破坏的地震，震级是衡量地震本身大小的一把“尺子”，它与震源释放出来的能量有关。震级越高，表明震源释放的能量越大。震级大于或等于6级，是能造成严重破坏的地震。其中震级大于或等于8级的又称为巨大地震。地震烈度是衡量地震影响和破坏程度的一把“尺子”，简称烈度。烈度与震级不同。震级反映地震本身的大小，只与地震释放的能量多少有关；而烈度则反映的是地震的后果，一次地震后不同地点烈度不同。

地震发生时，地下岩层断裂错位释放出巨大的能量，激发出一种向四周传播的弹性波，这就是地震波。地震波可以被仪器探测与记录，是帮助科学家们认识地球内部结构的重要手段甚至也是唯一手段，因此也被称为“地球的听诊器”。

地震波主要可以分为纵波和横波，纵波是质点的振动方向与传播方向同向的波，横波是质点的振动方向与波的传播方向垂直。纵波在固体、液体、气体中传播，而横波只能在固体中传播。

图2 纵波与横波示意图

每个地震都会产生地震波，地震仪器记录地震波的信息，科学家们可以利用这些信息来研究地球内部的结构。

图3 地震波速度与地球内部构造

图3左侧是横波和纵波随着深度增加而改变的曲线图，可以明显看到纵波传播的速度大于横波。科学家们经过不懈努力，发现了很多地震波在地球内部传播过程中产生突变的位置，并划分了地球内部的圈层。

在地下深度平均17km的位置，地震波传播的速度发生了突变，科学家们据此划分了一个界面——莫霍界面。在莫霍界面以上是地壳，以下称为地幔。而在地下深度平均2900km的位置，我们可以看到横波突然消失了，这个界面称为古登堡界面，也是地幔的下界，在这个界面以下则是地核。

为什么在这个界面以下横波就消失了呢？因为横波不能在液体中传播，再结合其他相关证据，科学家们推测在地下深度平均2900km以下地球内部呈现熔融状态。而在平均深度大概5000km以下，则是致密的金属核，称为内陆核。

图4 地球内部圈层示意图

实际上地球内部的结构非常复杂，地震波的变化也十分复杂，研究地球内部结构的科学家们为了学术研究将其划分了非常多的圈层。但大体可以分成三个大的部分，由浅及深分别是：地壳、地幔和地核。地核又可以分为内陆核和外地核，地幔又可以分为下地幔和上地幔。

在上地幔的顶部（平均深度大致在80-400km）有一个叫做软流层的圈层，通常被认为是岩浆的主要发源地。在软流层之上的部分合称岩石圈，因为软流层之上的部分相对更具刚性，但也绝不是说软流层就是液体状态，否则横波怎么能在当中传播呢？

大约100年前，一个德国人想出了一个解释海陆变迁的假说并因此成名，他的传奇故事甚至写入了我们的小学课本，他的名字是魏格纳。下期的爱地球栏目吉奥格拉菲将带领大家一起找寻“大陆漂移”的真相！

点击上方“大泥湾地理志”关注我们吧！