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今天早上听到四川发生地震的新闻,我在群里说:“这种自然灾害,真让我觉得活着是一件幸运的事。如果我死在地震中,连抱怨都没有对象。”话虽这么说,求生仍是天经地义的本能。不过跳转最后一部分前,请大家耐着性子听我“纸上谈震”。

地壳如何要摆动身躯

顾名思义,地震就是地壳的震动,火山喷发、流星影响、人为活动如地下核试验和矿山开发都可能引起,但是最多还是由于地壳运动。其实,我们的地球很不太平,据美国地质学调查,每年共有三百万次地震,如果平均下来,你每数11秒地球便会这里那里地抖动一下身躯,当然,这三百万下的绝大多数都只是轻微一哆嗦,不足挂齿。但像昨天那种晃动半个亚洲,其后果必然震惊整个地球。

大家都听说过“地震带”,为什么地震专爱骚扰某些地区呢?这得从二十世纪最伟大的发现之一“板块构造学说”说起。地球最上层的岩石圈并不是紧密连成一片,而是几个坚硬而独立的单元在软流圈上漂,彼此似断非断,还有相对滑动,是为“板块”。如同国家边境最易发生冲突,各个板块相接触的地方也是地质上最活跃的地点。可以想象,板块间相对运动有三种:彼此远离则拉扯、彼此靠近则挤压,或者一个朝南一个朝北,在交接处发生扭曲。与之相应的,地壳的反应便是产生三种不同式样的断层(某些文献定义为四种):正断层(normal fault),逆断层(thrust fault)和平行断层(strike-slip fault)。尽管原理各异,三者却有共性,那便是巨大能量在断层的扭曲之下蓄势待发,当断层间摩擦力较大,断层想要动却被迫固定下来时(locked)最为明显,这便是“哪里有压迫,哪里就有反抗”。

我们继续想象,地壳的火气憋得越来越大,当里边的压力终于大于断层两边的摩擦力时,地壳便获得动能,猛烈地哆嗦开来。再回到刚才的问题,在板块交界处这种扭曲最容易产生,而一个小断层扭曲了,旁边的也不得安宁,因而最容易形成大规模的“断层带”,一震起来,一传十世传百,于是短时间内震动便很可能连成一片。在我国青藏高原那里,欧亚板块和印度板块相互推挤,于是形成了地质活跃区;而在东南沿海,欧亚板块和太平洋板块更是从不肯相安无事,是另一个地震多发区。

实际上地震不仅仅发生在板块之间,在十七世纪的美国曾以密苏里为中心发生过一场震撼数州的地震,一百多年后,科学家才发现它的始作俑者——竟是一个蓄谋了六亿年的断层!

地壳回响——地震波
如果地壳不能用地震波将愤怒的消息传播开去,那么地震的威力要大打折扣。当然这只是美梦罢了,正如我们看到水波而知道液体传递震动,固体同样如此。在介绍两种地震波之前,顺便区分两个概念,我们说汶川地震的震源在地下10千米,指的是地壳中矛盾冲突始发地距离位于地表的震中汶川县的垂直距离,于是你知道“震源”不同于“震中”。回来说地震波,它可以分为“体波”和“面波”两种,前一种又可分为“纵波”及“横波”。“纵波”即“primary wave”,便是常见的P波,其震动方向与波的传播方向相同,在固、液、气体中均可传播,由于速度较快、最先达到震中而得名;同理,“横波”的震动方向垂直于传播方向,只能在固体中前进,遇到液体便会停止下来,是随后袭击震中的“secondary wave”,我们简称为S波。两种波在地表相遇后激发产生面波(Love Wave,L波),其波长大、振幅强,在地表传播时会像水波一样让地面上下晃动,是造成建筑物强烈破坏的主要因素,由于L波速度最慢,因此我们一般感到地震总是以递进式发生,即最猛烈的时刻总是最后阶段。

尽管P波和S波的传播速率随介质而改变,但是二者速率之比却总是1.7,这一比例被地震仪记录下来后,常常被用于计算震源到震中的距离。

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地壳,你是小怒还是大怒

新闻说:“四川汶川地震7.8级”。当你看到这个数字,除了意识到这属于“大怒”,还看出什么?其实这个“7.8级”,完整称呼该叫“里氏7.8级”。这一标准是1935年加州理工大学Charles Richter和Beno Gutenberg给著名的加州地震量身定做的标准,他们为了让其值不为负,特意跑到距震中100千米处测量,并把伍德-安德森扭力式地震仪记录到水平位移1微米称为0级地震。当然,这个“0级”的命运同历史上定义的众多“最大”及“最小”一样,现在地震仪的精度远远超过当年,记录下负级地震再也不是什么稀罕事情,地壳哪怕微微一怒,也会被地震仪记在账上。里氏震级是一个对数值,这意味着8级地震的地震波幅度是7级的十倍,而能量释放则达到31.7倍。当然,地球历史上发生的强烈地震不胜枚举,不过在里氏震级的历史中,最大只有9.5级,多数都小于3级。

里氏震级描述了震源发出的地震波能量,而另一个标准“烈度”则与震源深度、震中距、方位角、地质构造及土壤性质等许多因素有关,因此,一次地震只有一个震级,然而不同地区的烈度却有所不同。这便是用罗马字母表示的麦加利地震烈度(Mercalli intensity scale)。这个标准相当依赖于主观标准,比如“室内少数人在完全静止中能感觉到”为III度;最大的XII度,则是“房屋建筑普遍破坏,山崩地裂,地形改观”。这也是为什么地震结束,科学家马上可以报告震级,然而不同地方的烈度,却要他们等有功夫了,跑到不同地方询问目击者才能总结出来。

地球,我们偏不束手待毙

如果生活在一百年前,那么我即使是地质学家也未必能写出这么一篇文,可见科学家对于地震的了解进步了多少。然而有些令人失望的是,人类对于预测地震仍可说是无能为力。自然,敏感的地震仪可以感知地震波先锋,这时候我们可以大喊地震要来了,但这基本没用,除非你能在几分钟之内把全县武装起来。地质学家和气象学家同样可以看板块活动和断层活动的大趋势,但可想而知,这种预测估计比海中间一个小岛的天气预报还要不准。现在可以称得上准确的预报只是针对余震,科学家凭着在历次地震中总结的余震不同形式,再加上对当地地形的分析,多少可以“事后诸葛”。

(前边废话了两千多字,终于还是要履行诺言……)研究的事情科学家来做,我们最重要的就是保护好自己,在自己有能力的情况下帮助身边的人,说伟大点,这也是为减小自然灾难中的人类伤亡做了贡献呢。下文(选符合中国国情的)摘抄自加州消防局的防地震手册。

地震中:

1.如果你在室内,伏低身体躲在两个坚固的家具之间(它们可以共同支撑起掉下来的大块屋顶),或趴在坚固家具旁边(房顶倒塌下来时它旁边会形成一个三棱柱空间),没有高大家具就靠近内部的墙壁,直到震动停止。远离窗户(玻璃有时会飞出好远)、书柜、冰箱、镜子和其它悬挂物件。如果你一定要移动位置,最好一直保持头上方有防护和遮挡。不要乘坐电梯。

2.如果你在室外,到四处无物处,远离树木、标识、高大建筑和电线杆,小心可能从建筑物飞来的砖头和玻璃。

3.如果你在开车,停下并呆在车里直到震动停止。不过要注意不要停在过街桥或电力线下。

4.如果在车库,躲在两辆汽车之间,并保持很低的身体位置,生还的胜算大。

5.如果你在剧场,坐在原位别动,用双臂防护头部。直到震动停止才有秩序地出去。

6.注意关心孩子,不要让他们害怕和担心,尽量避免黑暗、孤独。

7.如果着火,在火源和你之间关上尽量多的门,用棉被之类堵住门缝。让救火员知道你的位置,打电话或把明显物品悬挂在窗户上,但是小心破碎的玻璃。如果外边有浓烟,关上窗。

地震后:

1.检查自己和旁人,急救优先。

2.保持镇静,并稳定他人。

3.小心碎玻璃。

4.灭火,检查煤气、水和电线,如果受损,关掉开关。如果煤气泄漏,不要用任何可以引起火星的物品(包括电钮)并打开窗户。

5.如果有广播,打开广播并收听急救公告(我真的不知道我们有没有?)

6.不要试图进入受损的建筑。

7.如果没有水储备,最好能想办法用化学药剂或过滤器过滤自来水引用,如果连自来水也没有,用马桶储水箱的水,不要用坐便器里的水,可能已被污染。

8.如果你的孩子出现地震后的恐惧症,试着和他谈心,交换你们的感觉,告诉孩子他们是安全的,经常抱着你的孩子并在晚上更多陪着他,允许你的孩子因为丢失的玩具等小东西而伤心抱怨。有时候,成年人的心理困难可能更大,多和亲人谈心,更注意身体健康。

平时:

1.记好紧急电话并告知家里所有人员。

2.急救药常被:消炎药(包括外用和内服)、止痛片、腹泻药、眼药水、耳鼻滴水、双氧水、皮肤消毒喷剂、绷带、医用手套、口罩、冰袋或热敷袋(应该可以买到,揉一揉就改变温度的)、棉花、胶布、夹板。

3.生活紧急物品:干粮、罐头食品、现金、饮用水(非常重要,因为城市供水会在地震中收损,一人至少保证19公升,你的宠物也算一个)、灭火器(这个虽然不符合我国国情,我还是觉得很重要)、指南针、应急灯、帐篷、防水布、绳子、火柴、广播、睡袋、娱乐设施(家庭相片、笔记本电脑、喜欢看的书、游戏)

写到“娱乐设施”,就又想回到早上和猛犸、兔子讨论时,他们二人同时说到的一条自救须知,大致意思是是否有强烈的求生欲是最终存活下来的关键。让我上升一下吧,我想,自然灾害和每个人的命运相关,因为自然面前人人平等,你也许就只是今天的幸运者。我希望正在承受病痛和灾难的人知道,有千百万人在关注他们的命运,愿意成为他们心里的支柱。祝福他们心里的希望之火不熄,祝福他们平安。

本人今日之前对地震几乎一窍不通,材料多取自维基百科,洛杉矶消防站文件和一个地震网站http://science.howstuffworks.com/earthquake.htm

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20 Responses to “地壳,你晃什么晃-我今天很想对我的口气检讨”

  1. 好不容易能登上来,我最好交代一下,经高人指点,改了文中一个错误,Love Wave,不是Long Wave。

  2. wuou说道:

    很好很好,我已经约了一个地震专家来给我们写一个“专家说法”,不知他能不能写得你这般通俗易懂。

  3. jinying说道:

    大水库引发大地震的说法到底是真是假啊?
    另外,在这时候,用这口气写科普似乎有些问题啊。。。

    • 猛犸说道:

      每当有重大天灾,必然会有流言四起。谣言流言太多,真假难辨,辟谣都来不及,索性让其自生自灭吧。

      我个人觉得吧,我们对于地球的了解还太少,对于地球这样的复杂系统来说,很多诱因可能导致很多结果。但因为某项工程导致地球板块剧烈变动或者提前剧烈变动似乎有些不太靠谱吧,毕竟就算水库再大,相对于地质板块来说无论是重量还是位置也几乎可以忽略吧。

      我觉得桔子写这个文,一是普及下地震常识,再说让大家了解下遇震自救的方法手段也蛮好的啊,最少能让更多人在可能碰到的险情中有更多的机会。

  4. 我这里错别字挺多,这里又连不上修改的模式。真抱歉。

  5. 在角冷落说道:

    我這個時候就很好奇了,地震局里的人平時都做些什麽工作呀?

  6. kongcuo说道:

    桔子小帮主,你介绍得很生动,很好。我就补充点:

    “里氏震级是一个对数值,这意味着8级地震的地震波幅度是7级的十倍,而能量释放则达到31.7倍。”
    这个概念不是很准确,里氏震级相差1级,振幅相差10倍,能量是振幅的平方,相差100倍;
    你说的31.7是另一个震级,是矩震级相差1级,能量相差10^1.5倍。

  7. kongcuo说道:

    地震局里的人平時都做些什麽工作呀?
    呵呵,都在做研究啊。但是地震预报不是那么容易的事情,世界难题,请给地震工作者多一些时间。国外对这方面研究更少,他们更重视建筑抗灾。

  8. 经wilddonkey指点,来自复旦转台湾某bbs救生,又补充了一下。总之适合躲避的地点没有一个定义,得看家具和室内布局情况而定。

  9. 卢娜说道:

    为什么米有人关心下大熊猫。。。

  10. 如题。想了半天,还是决定把我这封信贴出来。

    猛犸,

    昨天大家散伙时候说那些话真让人难过。早上起来又是新的一天了,对于灾区的人也是。他们今天也许能获得多些帮助吧。
    那天谁留言说我的口气,我是真的觉得很内疚,写那文的时候确实没有那么强烈的带入感,觉得发生灾难的地方离我和我的家人很远。后来每看一张照片看一篇报道就更觉得更鄙视自己,小小的尸体瘫软地码在墙缝隙里,军人的短信说"如果我留下了不要难过,你只失去一个亲人,那里许多人失去很多。建设好了去看看,不要问我埋在哪里。",还有那么多血和废墟,母亲坐在被单下孩子旁边无助地哭泣,今天中央新闻还一直现场直播。
    哎,本来就想问候一声,说,空错那篇博写得非常好。

    刘旸

  11. 11说道:

    那个东西不叫“负断层”,叫“逆断层”

  12. chukren说道:

    文章写得很好,我来挑个小刺,呵呵。
    1,地震的灾害主要来自于面波。面波分为两种,love波和rayleigh波,love波的质点振动方向是水平的,感觉是水平晃动。rayleigh波的质点振动方向是一个迹进椭圆(想象一下向前滚动的椭圆上的某个点的运动轨迹),感觉就是上下晃动。 长周期love波的速度约为4.4km/s,而rayleigh波约为3.5-3.9km/s,所以地震时先是左右摇晃,然后才是上下摇晃。

    2,P波和s波的速度比值取决于拉梅系数和剪切模量,如果这两个值相等,那么p波和s波的比值就约等于根号3(也就是1.73)。如果把地球介质当作均匀介质来考虑,总得来讲差不多是这个比率。

  13. YVETTE说道:

    3.如果你在开车,停下并呆在车里直到震动停止。不过要注意不要停在过街桥或电力线下。

    不是说不可以呆在车里吗。 四川这次很多公路上的车都被砸毁了。。

  14. 谢谢chukren!
    Yvette:我看了一点材料,总感觉还是要看震动情况,如果周围没有高大电线杆什么的,在车里确实能抵挡飞来飞去的玻璃和石头,汽车总比人结识,在外边跑也不安全吧。毕竟大多数地震,真正震的时间不是很长。

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