從古時候起,人們就開始思考這樣一個問題:為什麼大地會不時地發生震動?
古希臘人認為,他們的神亞特拉斯反抗眾神之王宙斯失敗後,宙斯罰他用肩膀扛起整個大地。這擔子實在太重了,為了緩解肩膀的重壓,亞特拉斯有時會把世界從一隻肩膀換到另一隻肩膀。而每當他換肩的時候,大地就會震動。
中國古人則認為地震是由地龍引起的;這條巨龍住在地下很深的地方,每當牠發怒時就會震動大地。日本人則覺得這個世界是被一條巨鯰背在背上的,牠突然動一下就會發生地震。而根據俄羅斯古老的傳說,一位身形巨大的神駕著狗拉雪橇穿過雪地,每當這些狗用爪子搔癢身上的跳蚤時,大地就會震動。很早以前的猶太人和基督徒相信,地震是上帝用來懲罰邪惡之徒的;《聖經,舊約,詩篇》第60章寫道:「祢使地震動,而且崩裂。」
人們對地震進行科學研究只有250多年。英國科學家約翰.米歇爾是地震研究的先驅。1760年,米歇爾將地震與大規模的岩石運動聯繫在一起,使地震研究走上了正確的道路。99年之後,也就是1859年,愛爾蘭科學家羅伯.馬利特得出結論,認為地殼的壓力是導致地震的原因。到了1960年代,一種有關地震的新理論又被提了出來,現在大多數科學家都接受這個理論。
板塊構造學說
地球由三個基本層次構成。最外面的一層叫做地殼,是固體岩石。各大洲陸地下的地殼平均厚度約33公里,但海洋下的地殼平均厚度只有6公里左右。地殼下面是地函,由熾熱的固體岩石組成,可深至地下2900公里。地球最裡面的一層是地核,是地球的中心。地核由固體金屬和熔化了的金屬組成,溫度極高,可達攝氏7000多度。
根據板塊構造學說,地球最外面厚達100公里的這一層外殼(包括整個地殼和部分地函)由若干彼此分開的岩石塊組成,這些岩石塊叫做板塊。地球大約擁有14個大板塊和許多小板塊。
這些板塊並不是靜止不動的。受到地球深處的熱流的推動,這些板塊會不斷運動,每年移動的距離約1.3公分。在板塊交界處,板塊之間會互相摩擦擠壓,對地下的岩石造成壓力。如果運動的板塊對岩石產生了足夠大的壓力,岩石就會斷裂,從而引發地震。有些地方的岩石很容易斷裂,就會時常有小地震發生。而在另一些地方,地面下的岩石緊緊地扣在一起,壓力會不斷積累,直到岩石在一次巨大的衝擊中斷裂,引發一場大地震。
地下岩石斷裂的地方被稱為斷層。隨著板塊繼續運動,它們會折斷越來越多的岩石,沿著斷層引發更多地震。聖安地列斯斷層是美國境內最有名的斷層,它位於太平洋板塊和北美洲板塊的交界處,在加州境內綿延約1300公里。聖安地列斯斷層一帶發生過很多次地震,其中包括1906年的舊金山大地震。地震並不是板塊交界處發生的唯一的自然現象。在運動板塊交界處的地下深處,會有岩石熔化。這些熔岩有可能上升,並噴出地面,形成火山。
地球上主要的地震帶和火山帶大致都呈長方形或環形。如火環就位於太平洋板塊與其他板塊交界的地方,上面分布著大量的火山和地震點。
地震學
地質學家是研究岩石、山脈和地球其他方面的科學家,地震也在他們的研究範圍內。地質學還設有一個專門跟地震打交道的分支,叫做地震學(seismology)。Seismology來源於希臘詞語seismos,意為「震動」或「地震」。
地質學家和地震學家把地震在地下發生的位置叫做震源,把地面上正對震源的地方叫做震央。通常來說,離震央最近的地方,地震的破壞性最大。阿拉斯加大地震時,安克拉治距離震央不遠,因此這座城市受到重創。
科學家們用一種叫做地震儀的設備探測地震,並確定地震的位置和強度。俄羅斯地震學家伯里斯.伽里津王子在20世紀初發明了現代地震儀。
「地震所產生的能量以地震波的形式在地下傳播,」阿拉斯加州的地震學家羅傑.漢森博士解釋道:「地震時我們感覺到的就是這些地震波。」
地震的強度被稱為規模,簡寫為M。芮氏地震規模是由美國地震學家查理斯.F﹒芮克特於1935年發明的單位。「每一個整數芮氏規模所代表的地震強度,都是前一個整數芮氏規模所代表強度的約33倍,」漢森博士繼續說道:「這就是說,芮氏規模5.0地震的能量或力量是4.0地震的33倍。芮氏規模6.0的地震力量是規模4.0地震的約1000倍」。芮氏規模2.0的地震算不了什麼,地球上每天都有上百個這樣的地震,發生時甚至難以被人覺察。會造成破壞的地震通常芮氏規模達到5.5或以上。造成很大傷亡的地震通常至少是芮氏規模6.0。美國最著名的地震當屬1906年的舊金山大地震,為芮氏規模8.3,而1964年阿拉斯加大地震達到芮氏規模9.2,為北美洲最高的強震紀錄。有紀錄的地震中,規模最高的為芮氏規模9.5,於1960年5月發生在南美洲的智利南部。
「地震的強度與滑動的斷層大小,以及滑動距離有關;所以斷層越大、滑動距離越長,引起的地震就會越強烈,」美國地質調查局(USGS)的地震學家麗莎.沃爾德解釋說:「另外,規模愈大,地震持續時間也會越長,可能造成的破壞也就越大。」一次小地震可能只會持續一兩秒鐘。美國地質調查局另一位地震學家露西.瓊斯博士指出:「聖安地列斯發生的地震可能持續一至三分鐘。智利的芮氏規模9.5大地震不僅是已知最強的地震,也是持續時間最長的地震,它持續了11分鐘。」
地震規模並不是衡量地震破壞強度的唯一標準,地震發生的位置也很重要。發生在人口密集地區的地震,造成的死亡和破壞遠遠大於發生在偏遠地區的地震。中國、印度和日本曾經發生過一些傷亡極為慘重的地震,其原因之一即是這些國家人口眾多,並且有很多人口密集的大城市。
一些地震過後還會發生一些小的震動,這種震動叫做餘震。科學家相信餘震是由大斷裂之後,一些較小的岩石斷裂引起的。餘震可能會使地震中已經破損嚴重的建築物倒塌。阿拉斯加的耶穌受難日大地震之後發生了7500多次餘震。
地震中的五大殺手
地面的晃動並不是地震中導致傷亡的主要因素。一個人在地震時如果剛好身處開闊的空地,即使地震非常強烈,他通常也是安全的。電影裡常出現地震時有人掉進巨大的地縫中的鏡頭,這確實發生過,但非常罕見。地震中真正致命的因素是建築物倒塌、大火、山崩、雪崩和海嘯。
地震時地面的震動可能會使建築物搖晃倒塌,無論是建築物裡面還是外面的人,都有可能被掉落的房屋碎片砸傷甚至喪命。1960年摩洛哥亞加迪爾市發生地震,1.2萬人喪生,整座城市幾乎全被夷平。一名倖存者說,當時的亞加迪爾「就像被一隻巨腳踩扁」。
地震還會讓整座城市陷入火海。地面的震動會讓原本安全的爐灶、煙囪和壁爐變成危險的火源,還可能破壞瓦斯管線。更糟糕的是,地震還會毀壞自來水管,無法用水救火。1906年舊金山大地震中,大火就造成了非常嚴重的危害,所以很多人把那場災難叫做「舊金山大地震與大火」。
山地和丘陵地區是地震的好發帶。搖晃的大地會使陡坡上的泥土和石塊滾落,形成山崩。地震也可導致山上的積雪鬆動,滾下山來,形成雪崩。泥土、石塊和積雪向山下一路滾落的時候,途中遇到的一切都會被破壞和掩埋。
發生在海底或海邊的大地震有時會引發海嘯。巨浪可能會推進幾千公里,淹沒岸邊的城鎮。2004年底,印尼附近的印度洋海床發生大地震。地震引發了大海嘯,造成約23萬人溺斃,波及十幾個國家。
(本文摘自:《直擊大災難》)