[科普中國(guó)]-潛火山地震

潛火山地震（cryptovolcanic earthquake ）是指巖漿沖至接近地面的地帶，但未能噴出時(shí)所產(chǎn)生的地震。

地震分類地震分為天然地震和人工地震兩大類。天然地震主要是構(gòu)造地震， 它是由于地下深處巖石破裂、錯(cuò)動(dòng)把長(zhǎng)期積累起來(lái)的能量急劇釋放出來(lái)，以地震波的形式向四面八方傳播出去，到地面引起的房搖地動(dòng)。構(gòu)造地震約占地震總數(shù)的90%以上。其次是由火山噴發(fā)引起的地震，稱為火山地震，約占地震總數(shù)的7%。此外，某些特殊情況下了也會(huì)產(chǎn)生地震，如巖洞崩塌（陷落地震）、大隕石沖擊地面（隕石沖擊地震）等。1

引起地震的原因很多，據(jù)此可分為構(gòu)造地震、火山地震和沖擊地震，人類活動(dòng)也可以導(dǎo)致發(fā)生地震，稱為誘發(fā)地震，如水庫(kù)地震。

地震構(gòu)造概述構(gòu)造地震是由構(gòu)造變動(dòng)特別是斷裂活動(dòng)所產(chǎn)生的地震。全球絕大多數(shù)地震是構(gòu)造地震，約占地震總數(shù)的90%。其中大多數(shù)又屬于淺源地震，影響范圍廣，對(duì)地面及建筑物的破壞非常強(qiáng)烈，常引起生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。

我國(guó)的強(qiáng)震絕大部分是淺源構(gòu)造地震，其中80%以上均與斷裂活動(dòng)有關(guān)。如1970年1月5日云南通海地震（7.7級(jí)），是曲江斷裂重新活動(dòng)造成的。1973年2月四川甘孜、爐霍地震（7.9級(jí)），是鮮水河斷裂重新活動(dòng)造成的，并在地震后在地面形成一條走向NW310°、長(zhǎng)100多km的地裂縫。1

世界上許多著名的大地震也都屬于構(gòu)造地震。1906年美國(guó)舊金山大地震（8.3級(jí)）與圣安德列斯大斷裂活動(dòng)有關(guān)。1923年日本關(guān)東大地震（8.3級(jí)）與穿過(guò)相模灣的NW-SE向的斷裂活動(dòng)有關(guān)。1960年5月21日至6月22日在智利發(fā)生一系列強(qiáng)震（3次8級(jí)以上的地震，10余次7級(jí)以上的地震），都發(fā)生在南北長(zhǎng)達(dá)1400km的秘魯海溝斷裂帶上。

成因及機(jī)制這個(gè)問(wèn)題是地震預(yù)報(bào)理論中最核心的問(wèn)題，也是需要繼續(xù)探討和解決的問(wèn)題。

在地殼及上地幔中，由于物質(zhì)不斷運(yùn)動(dòng)，經(jīng)常產(chǎn)生一種互相擠壓和推動(dòng)巖石的巨大力量，即地應(yīng)力。巖石在地應(yīng)力作用下，積累了大量的應(yīng)變能；當(dāng)這種能一旦超過(guò)巖石所能承受的極限數(shù)值時(shí)，就會(huì)使巖石在一剎那間發(fā)生突然斷裂，釋放出大量能量，其中一部分以彈性波（地震波）的形式傳播出來(lái)，當(dāng)?shù)卣鸩▊鞯降孛鏁r(shí)，地面就震動(dòng)起來(lái)，這就是地震。

從已發(fā)生的地震來(lái)看，它的發(fā)生跟已經(jīng)存在的活動(dòng)構(gòu)造（特別是活斷層）有密切關(guān)系，許多強(qiáng)震的震中都分布在活動(dòng)斷裂帶上。如果從全球范圍來(lái)看，地震帶的分布與板塊邊界密切相關(guān)。這些邊界實(shí)際上也是張性的、擠壓性的或水平錯(cuò)開(kāi)的一些斷裂構(gòu)造。1

地震假說(shuō)斷裂活動(dòng)何以產(chǎn)生能量很大的地震，其活動(dòng)方式如何，存在若干有關(guān)的假說(shuō)。

彈性回跳說(shuō)是出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣的關(guān)于地震成因的假說(shuō)，是根據(jù)1906年美國(guó)舊金山大地震時(shí)發(fā)現(xiàn)圣安德列斯斷層產(chǎn)生水平移動(dòng)而提出的一種假說(shuō)。假說(shuō)認(rèn)為地震的發(fā)生，是由于地殼中巖石發(fā)生了斷裂錯(cuò)動(dòng)，而巖石本身具有彈性，在斷裂發(fā)生時(shí)已經(jīng)發(fā)生彈性變形的巖石，在力消失之后便向相反的方向整體回跳，恢復(fù)到未變形前的狀態(tài)。這種彈跳可以產(chǎn)生驚人的速度和力量，把長(zhǎng)期積蓄的能量于霎那間釋放出來(lái)，造成地震。總之，地震波是由于斷層面兩側(cè)巖石發(fā)生整體的彈性回跳而產(chǎn)生的，來(lái)源于斷層面。巖層受力發(fā)生彈性變形（B），力量超過(guò)巖石彈性強(qiáng)度，發(fā)生斷裂（C），接著斷層兩盤巖石整體彈跳回去，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，于是地震就發(fā)生了。這一假說(shuō)能夠較好地解釋淺源地震的成因，但對(duì)于中、深源地震則不好解釋。因?yàn)樵诘叵孪喈?dāng)深的地方，巖石已具有塑性，不可能發(fā)生彈性回跳的現(xiàn)象。

蠕動(dòng)說(shuō)蠕動(dòng)又稱潛移、潛動(dòng)。地表土石層在重力作用下可以長(zhǎng)期緩慢地向下移動(dòng)，其移動(dòng)體和基座之間沒(méi)有明顯的界面，并且形變量和移動(dòng)量均屬過(guò)渡關(guān)系，這種變形和移動(dòng)稱為蠕動(dòng)。蠕動(dòng)速率每年不過(guò)數(shù)毫米至數(shù)厘米。

人們發(fā)現(xiàn)建筑在活動(dòng)斷層上的建筑物和活動(dòng)斷層本身在沒(méi)有地震的情況下也有這種蠕動(dòng)現(xiàn)象，即相對(duì)緩慢穩(wěn)定的滑動(dòng)。如在土耳其安卡拉以北110km處有一條安納托里亞活動(dòng)斷層帶，位于此斷層帶上的建筑物墻壁被發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)斷現(xiàn)象，其蠕動(dòng)量每年約為2cm。也有人對(duì)中東一帶發(fā)生地震以后的斷層進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)有些地段伴有無(wú)震蠕動(dòng)，其蠕動(dòng)量每年約為1cm。

在什么情況下容易產(chǎn)生蠕動(dòng)，還未十分清楚。有些實(shí)驗(yàn)表明，在高壓低溫，巖石孔隙度高（含水），含有軟弱性礦物如白云石、方解石、蛇紋石等巖石的條件下，容易產(chǎn)生穩(wěn)定蠕動(dòng)。也有人認(rèn)為在更高的圍壓或更高的溫度下容易產(chǎn)生蠕動(dòng)。1

有一種現(xiàn)象逐漸為事實(shí)所證明，即巖層中長(zhǎng)期蠕動(dòng)的地段或在活動(dòng)斷層中蠕動(dòng)占長(zhǎng)期活動(dòng)的百分比較高的地段，由于能量通過(guò)緩慢的蠕動(dòng)而逐漸釋放，反而很少發(fā)生強(qiáng)烈地震。在我國(guó)阿爾金山地區(qū)有規(guī)模很大的剪切斷層，是正在活動(dòng)的斷層，通過(guò)衛(wèi)星影像分析，發(fā)現(xiàn)有蠕動(dòng)現(xiàn)象，現(xiàn)代水系被切穿，位移明顯，錯(cuò)距也很大，但是有史以來(lái)卻少有地震記錄，推測(cè)此斷層的活動(dòng)方式是以無(wú)震蠕動(dòng)為主。

根據(jù)蠕動(dòng)與地震大小關(guān)系的資料表明：蠕動(dòng)占長(zhǎng)期活動(dòng)的50%以上的地段，最大地震只能為5級(jí)，而蠕動(dòng)占長(zhǎng)期活動(dòng)的10%以下的地段，可能發(fā)生8級(jí)以上的大地震。

粘滑說(shuō)在地下較深的部位，斷層兩側(cè)的巖石若要滑動(dòng)必須克服強(qiáng)大的摩擦力，因此在通常情況下兩盤巖石好像互相粘在一起，誰(shuí)也動(dòng)彈不了。但當(dāng)應(yīng)力積累到等于或大于摩擦力時(shí)，兩盤巖石便發(fā)生突然滑動(dòng)。通過(guò)突然滑動(dòng)，能量釋放出來(lái)，兩盤又粘結(jié)不動(dòng)，直到能量再積累到一定程度導(dǎo)致下一次突然滑動(dòng)。實(shí)驗(yàn)證明，物體在高壓下的破壞形式，是沿著斷裂面粘結(jié)和滑動(dòng)交替進(jìn)行，斷面發(fā)生斷續(xù)的急跳滑動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)多次應(yīng)力降落，把積累的應(yīng)變能釋放出來(lái)，這種說(shuō)法就叫粘滑說(shuō)。1

影響斷層活動(dòng)方式的因素很多：一是溫度，溫度低于500℃，斷層面兩側(cè)巖體易產(chǎn)生粘滑；溫度高于500℃，則易產(chǎn)生蠕動(dòng)和蠕變。二是巖石成分，巖性脆硬（如石英巖、石英砂巖等），斷層兩側(cè)巖石往往以粘滑為主；巖性柔軟，則以蠕動(dòng)為主。三是巖石的孔隙度和水分含量，巖石孔隙大，孔隙度高，含水分多，當(dāng)然容易蠕動(dòng)；相反，巖石孔隙小，孔隙度低，含水分少，則多呈粘滑形式。此外，圍壓的大小也會(huì)影響斷層的活動(dòng)方式。如果斷層兩盤連續(xù)發(fā)生粘滑，便是地震頻繁的時(shí)期。

實(shí)際上，同一活動(dòng)斷層在不同的深度可以有不同的活動(dòng)方式，同一斷層在不同的時(shí)期也可以有不同的活動(dòng)方式。例如，圣安德列斯斷層，深度在4km以上為無(wú)震的穩(wěn)定蠕動(dòng)；4—12km則為伴隨有地震的粘滑運(yùn)動(dòng)；12km以下（由于高溫）又以穩(wěn)定的蠕動(dòng)為主。因此，圣安德列斯斷層帶上的地震震源深度均不超過(guò)20km。

相變說(shuō)有人認(rèn)為深源地震是由于深部物質(zhì)的相變過(guò)程引起的。地下物質(zhì)在高溫高壓條件下，引起巖石的礦物晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生突然改變，導(dǎo)致巖石體積驟然收縮或膨脹，形成一個(gè)爆發(fā)式振動(dòng)源，于是發(fā)生地震。此說(shuō)未能從多方面給出具體論證，因而未能得到廣泛流行。根據(jù)地震縱波在地下深部傳播情況分析，深源地震所在部位也同樣發(fā)生了斷裂和錯(cuò)動(dòng)，證明地震發(fā)生與斷裂活動(dòng)有關(guān)。同時(shí)，板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)指出，當(dāng)巖石圈板塊向地下俯沖時(shí)，中、深源地震發(fā)生在向地幔消減的板塊內(nèi)部，而并非發(fā)生在地幔軟流圈物質(zhì)中，因此相變說(shuō)自然失去了存在的依據(jù)。1

地震特征構(gòu)造地震的特點(diǎn)是活動(dòng)頻繁，延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，波及范圍廣，破壞性強(qiáng)。

地震序列任何一次地震的發(fā)生都經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的孕育過(guò)程即應(yīng)力積累過(guò)程，這一過(guò)程可以長(zhǎng)達(dá)十幾年、幾十年甚至幾百年。

但在一定時(shí)間內(nèi)（幾天，幾周，幾年），在同一地質(zhì)構(gòu)造帶上或同一震源體內(nèi)，卻可發(fā)生一系列大大小小具有成因聯(lián)系的地震，這樣的一系列地震叫做地震序列。在一個(gè)地震序列中，如果有一次地震特別大，稱為主震；在主震之前往往發(fā)生一系列微弱或較小的地震，稱為前震；在主震之后也常常發(fā)生一系列小于主震的地震，稱為余震。

構(gòu)造地震的重要特征之一，就是常呈這種有序列的發(fā)生。這種特征可能和構(gòu)造地震產(chǎn)生的過(guò)程有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)?shù)貞?yīng)力即將加強(qiáng)到超過(guò)巖石所承受的強(qiáng)度時(shí)，巖層首先產(chǎn)生一系列較小的錯(cuò)動(dòng)（或者沿著斷層帶粘滑開(kāi)始交替過(guò)程），從而形成許多小震，即前震。接著地應(yīng)力繼續(xù)增大，到了巖層承受不了的時(shí)候，就會(huì)引起巖層的整體滑動(dòng)或新斷裂滑動(dòng)，形成大震，即主震。主震發(fā)生后，巖層之間的平衡狀態(tài)還需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的活動(dòng)和調(diào)整，把巖層中剩余能量釋放出來(lái)，從而引起一些小的余震。在地震現(xiàn)場(chǎng)，?？梢?jiàn)到在破裂的地面上，又出現(xiàn)許多次一級(jí)裂隙，錯(cuò)雜其間，表明運(yùn)動(dòng)沒(méi)有完全停止，直到使許多尚未破壞的地點(diǎn)徹底破壞，所剩余的應(yīng)變能全部得到釋放。這種情況類似壓緊彈簧過(guò)程，當(dāng)作用力消失后，所蓄位能即轉(zhuǎn)化為動(dòng)能反跳回來(lái)，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，但又難于一下復(fù)原，還需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的慢慢顫動(dòng)調(diào)整，才能恢復(fù)原來(lái)的平衡位置。這種現(xiàn)象稱為彈簧效應(yīng)。巖石也是具有彈性的，所以也應(yīng)有這種彈性效應(yīng)。1920年寧夏（原甘肅）海原大地震，余震三年未消。其強(qiáng)度與頻度時(shí)高時(shí)低，但總的趨勢(shì)是逐漸衰減直到平靜下來(lái)。1

地震序列類型雖說(shuō)構(gòu)造地震常呈一定序列，但其能量釋放規(guī)律、大小地震的活動(dòng)時(shí)間和比例等又常各不相同。根據(jù)1949年10月以來(lái)的我國(guó)所發(fā)生強(qiáng)震的分析研究，地震序列可以歸納為3種類型：

（1）單發(fā)型地震 又稱孤立型地震。這種地震的前震和余震都很少而且微弱，并與主震震級(jí)相差懸殊，整個(gè)序列的地震能量幾乎全部通過(guò)主震釋放出來(lái)。此類地震較少，1966年秋安徽定遠(yuǎn)地震、1967年3月山東臨沂地震，均未觀測(cè)到前震和余震，震級(jí)很小，只有4—4.5級(jí)。

（2）主震型地震 是一種最常見(jiàn)的類型，主震震級(jí)特別突出，釋放出的能量約占全系列的90%以上；前震或有或無(wú)，但有很多余震。1975年2月4日遼寧海城地震（7.3級(jí)），發(fā)震前24小時(shí)內(nèi)共發(fā)生了500多次前震，主震后又發(fā)生很多次余震。1976年7月28日唐山大地震（7.8級(jí)），則基本沒(méi)有前震，但余震連續(xù)數(shù)年不斷。

（3）震群型地震 由許多次震級(jí)相似的地震組成地震序列，沒(méi)有突出的主震。此類地震的前震和余震多而且較大，常成群出現(xiàn)，活動(dòng)時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，衰減速度較慢，活動(dòng)范圍較大。如1966年邢臺(tái)地震，從2月28日至3月22日，震級(jí)由3.6、4.6、5.3、6.8、6.8逐步升到7.2，發(fā)生大震。有時(shí)這種類型的地震是由兩個(gè)主震型地震組合或混淆在一起形成的。

有時(shí)地震序列比較復(fù)雜，仿佛是由若干單發(fā)型、主震型、震群型組合而成。如1971年8—9月四川省馬邊地震。

地震序列類型可能與巖石和構(gòu)造的均勻程度及復(fù)雜性有關(guān)。據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)介質(zhì)均勻，且介質(zhì)內(nèi)應(yīng)力不集中時(shí)，主破裂前無(wú)小破裂，主破裂后也很少小破裂；當(dāng)介質(zhì)不均一且應(yīng)力有一定的局部集中或高度集中時(shí)，主破裂前后都會(huì)產(chǎn)生一定的或很多的小破裂。

研究地震序列類型，可以有助于預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)地震活動(dòng)的趨勢(shì)。如1967年河間地震，當(dāng)主震發(fā)生后，根據(jù)其前震少和震級(jí)?。?.3級(jí)），被判斷為主震型地震，主震后不會(huì)有較大的余震。事實(shí)表明推斷正確。1

產(chǎn)生過(guò)程地球表面有一層很厚很厚的地殼，平常巖漿被地殼緊緊地包在里邊。地球內(nèi)部的溫度特別高，巖漿在那里邊流來(lái)流去，總想找個(gè)地方竄到外面來(lái)。有些地方地殼運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈，地殼又比較薄弱，這些地方受到壓力的時(shí)候，巖漿就從這里沖出來(lái)了。這樣，就發(fā)生了火山爆發(fā)?；罨鹕?、死火山這是指火山活動(dòng)的情況。有些火山爆發(fā)了一次后一直不爆發(fā)，這些火山就成了死活山。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

郭亮 - 副教授 - 中國(guó)海洋大學(xué)