· 正 · 文 · 來(lái) · 啦 ·
根據(jù)我們上一節(jié)課對(duì)自然災(zāi)害的分類，這一節(jié)將介紹本章的第二個(gè)話題。
與地球物理有關(guān)的災(zāi)害。但是，我們不可能面面俱到，將所有與地球物理有關(guān)的內(nèi)容都進(jìn)行介紹。另外，由于自然災(zāi)害的多因性和復(fù)雜性，許多與地球物理有關(guān)的自然災(zāi)害，也可能與其他因素有關(guān)，所以并不能絕然分開。那么，我們今天要給大家介紹的，就是地震、火山噴發(fā)和海嘯，還有其他一些常見的地質(zhì)災(zāi)害，例如滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和地裂縫等等。
地震、火山和海嘯是三種危害很強(qiáng)烈、令人談虎色變的自然災(zāi)害，是人類目前的技術(shù)手段難于完全避免的，其主要的動(dòng)力都是來(lái)源于地球內(nèi)部能量。這三種自然災(zāi)害還經(jīng)常一起來(lái)。所以，我們也就落入俗套，放在一起來(lái)說(shuō)。
著名的智利大地震，發(fā)生在1960年的5月22日，這是觀測(cè)史上記錄到規(guī)模最大的地震，其矩震級(jí)達(dá)到了9.5級(jí)。地震引起的海嘯，沖擊了智利海岸，掀起了高達(dá)25米的海浪。而且，主海嘯還穿越了太平洋，幾天之后，距震中一萬(wàn)公里的地方，都記錄到了10多米高的海浪，波及到日本和菲律賓，大家可以想象是怎樣一種狀況。不光是海嘯，這場(chǎng)地震還引起十分罕見的地裂，有數(shù)個(gè)地方的地表產(chǎn)生了新斷層并錯(cuò)位。主震后不到兩天，普耶韋火山噴發(fā)了，就是我們這里的這張圖所顯示的。
籠統(tǒng)地說(shuō)，地震就是地面的振動(dòng)，可以有很多原因，比如核爆炸、打炮，還有一些機(jī)械振動(dòng)等等。而我們現(xiàn)在從自然地理學(xué)角度來(lái)看，主要關(guān)注的是自然界的原因，比如構(gòu)造地震、火山地震、塌落地震等等。這樣的地震，是由于板塊及其巖石沿著斷層或板塊邊界運(yùn)動(dòng)，然后引起地殼塊體的震動(dòng)。地球內(nèi)部的應(yīng)力，并不總是平衡的，在應(yīng)力作用下巖石會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)積累應(yīng)變能，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)巖石強(qiáng)度的時(shí)候，巖石就會(huì)破碎，應(yīng)變能以地震波的形式釋放出來(lái)。能量?jī)?chǔ)存的時(shí)間越長(zhǎng)，在不釋放的情況下維持的時(shí)間當(dāng)然就越長(zhǎng)，發(fā)生強(qiáng)震的可能性也就越大。但是，一般發(fā)生地震，并不會(huì)有什么預(yù)警，這就是最糟糕的。
地震發(fā)生中，有巨大的能量釋放。試驗(yàn)證明，在堅(jiān)硬的花崗巖中爆炸一顆當(dāng)量為1.5萬(wàn)噸TNT的原子彈，其結(jié)果和一個(gè)6級(jí)地震差不多；唐山大地震是7.8級(jí)，能量相當(dāng)于2800顆美國(guó)1945年投在日本廣島的原子彈。地震釋放的能量決定地震震級(jí)的大小。震級(jí)每增加一級(jí)，地面振幅增加約10倍，地震釋放的能量那肯定就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10倍，你猜猜多少？是32倍呀。也就是說(shuō)，一個(gè)6級(jí)地震相當(dāng)于32個(gè)5級(jí)地震，而1個(gè)7級(jí)地震則相當(dāng)于1000個(gè)5級(jí)地震。因?yàn)榈厍蚴且惑w的，一次強(qiáng)震發(fā)生，全世界大部分地區(qū)都可以記錄這個(gè)震動(dòng)。所以，這可不是吹的，那可是貨真價(jià)實(shí)的 “震撼全球”。
雖然是震撼全球，但在不同的地方，破壞力是不一樣的，這個(gè)時(shí)候我們就需要另外一個(gè)指標(biāo)，地震烈度，那就是指某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強(qiáng)弱程度。這里有一個(gè)形象的比方，就是說(shuō)，游泳池中戲水的人，他可以使用不同的氣力讓水的震動(dòng)有大有小，但離開他的距離遠(yuǎn)近，受到的干擾是不一樣的。那么，也就很容易理解了，對(duì)于一次地震，震級(jí)只有一個(gè)，但在不同地點(diǎn)，影響是不一樣的，所以可以有不同的烈度。距震中愈遠(yuǎn)，地震影響愈小，烈度就愈低。當(dāng)然啦，地震烈度除了與地震大小有關(guān)，還與震源深度、地震傳播的介質(zhì)、表土的性質(zhì)、建筑物的動(dòng)力特性、施工質(zhì)量等許多因素有關(guān)，所以各個(gè)國(guó)家制定的烈度標(biāo)準(zhǔn)是不同的。
盡管地震發(fā)生在轉(zhuǎn)瞬之間，但實(shí)際上，地震從孕育、發(fā)生到震后的調(diào)整，通常都需要經(jīng)歷一定的時(shí)間過(guò)程。按照物理性質(zhì)的差異，可以分為孕震、臨震、發(fā)震和震后調(diào)整四個(gè)階段。在孕震階段，孕震地區(qū)的巖石其地球物理性質(zhì)將會(huì)發(fā)生一系列異常變化，巖石也會(huì)出現(xiàn)微弱的變形和變位；在臨震階段，震源區(qū)的應(yīng)力積累已經(jīng)接近失穩(wěn)狀態(tài)，此時(shí)可出現(xiàn)地形的形變異常、地震波速的異常、地磁的異常，甚至還可以看到地下水和動(dòng)物活動(dòng)異常等各種現(xiàn)象；在發(fā)震階段，震源區(qū)的巖石出現(xiàn)大規(guī)模破裂，或者地震斷層的閉鎖段突然斷開并發(fā)生彈性回跳，同時(shí)釋放出大量應(yīng)變能，引起地殼的強(qiáng)烈顫動(dòng)。最后，就是余震，剩余的應(yīng)變能量還將繼續(xù)釋放，巖石進(jìn)一步破裂并產(chǎn)生一些小震；再之后，地震活動(dòng)逐漸趨于平靜，地磁、地電、地下水等活動(dòng)也慢慢恢復(fù)正常。其實(shí)最難的是臨震階段，臨震預(yù)報(bào)是地震預(yù)報(bào)能否成功的關(guān)鍵。在中國(guó)歷史上，海城和唐山地震，都有長(zhǎng)期和中期預(yù)報(bào)。而其中，海城地震作出了臨震預(yù)報(bào)，雖然有爭(zhēng)議，但不可否認(rèn)預(yù)報(bào)是基本成功的；而唐山地震臨震失報(bào)，前功盡棄。不過(guò)，也有許多人認(rèn)為，所謂的預(yù)報(bào)成功，更像是瞎貓碰上了死耗子，從學(xué)術(shù)角度來(lái)說(shuō)，它的經(jīng)驗(yàn)幾乎是不可復(fù)制的。
地球上，當(dāng)然不是任何地方都會(huì)發(fā)生地震。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有85%的地震發(fā)生在板塊邊界上，也就是說(shuō)，僅有15%的地震與板塊邊界的關(guān)系不大。世界上主要有三大地震帶：環(huán)太平洋地震帶，就是這幅地圖上黃色的部分，分布在太平洋周圍，還有從阿爾卑斯，到喜馬拉雅，再到印度尼西亞，這是全球分布最廣、地震最多的地震帶；第二個(gè)就是大洋中脊地震活動(dòng)帶，蜿蜒于各大洋中間，就是圖上綠色所標(biāo)注的部分；還有大陸板塊內(nèi)部的地震帶，與上述兩個(gè)帶相比其規(guī)模最小，不連續(xù)地分布于大陸內(nèi)部，地貌上常表現(xiàn)為深水湖，比如東非裂谷、紅海裂谷、貝加爾裂谷、亞丁灣裂谷等等。
那么，在什么情況下會(huì)發(fā)生地震呢？也就是地震的成因問題。一般有如下四種：構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震和誘發(fā)地震。
我們知道，地殼并不完整，厚薄也不均勻，還分成好幾個(gè)“板塊”。在地球內(nèi)部巨大力量的推動(dòng)下，這些“板塊”像是在地幔的巖漿上“漂浮”著，互相接近而擠壓、俯沖，或互相遠(yuǎn)離而發(fā)生拖拽，形成巖石層間復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，造成了大大小小的地震。構(gòu)造地震的特點(diǎn)是活動(dòng)頻繁，延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，影響范圍最廣，破壞性最大，世界上有90%以上的地震都是構(gòu)造地震，最大的地震也都屬于構(gòu)造地震，因此是地震研究的主要對(duì)象。
火山地震，是火山噴發(fā)時(shí)巖漿或氣體對(duì)周圍巖石的沖擊所引起的地震。大家可能會(huì)覺得，我們中國(guó)很少發(fā)生火山地震，你這個(gè)感覺是正確的，火山地震主要分布在南美洲和日本等地?；鹕降卣鸺s占各類地震總數(shù)的7%左右，所以不算多的?；鹕降卣鸬挠绊懛秶脖容^小，在火山附近可能感覺很強(qiáng)烈，而在距離稍遠(yuǎn)的地方就感覺不到了。
陷落地震，是由于地殼的陷落所引起的地震。這類地震多發(fā)生在石灰?guī)r等易溶巖分布的地區(qū)。因?yàn)槿軒r長(zhǎng)期受地下水侵蝕，形成了許多溶洞，洞頂塌落造成了地震。此外，礦洞塌陷或大規(guī)模山崩、滑坡等，也可導(dǎo)致陷落地震的發(fā)生。陷落地震的數(shù)量更少，只占地震總數(shù)的3%左右，一般震源淺，震級(jí)也不大，影響范圍和危害比較小。但在礦區(qū)范圍內(nèi)，陷落地震會(huì)對(duì)礦區(qū)人員的生命造成威脅，并直接影響礦區(qū)的生產(chǎn)。
人工誘發(fā)的地震，是由于水庫(kù)蓄水、石油和頁(yè)巖氣開發(fā)，或地下大爆破，都可能引起地震。它多發(fā)生在水庫(kù)、礦區(qū)或爆破點(diǎn)附近地區(qū)，震源深度較淺，最大的震級(jí)不超過(guò)6.5級(jí)。
火山，是由地球深處的巖漿等高溫物質(zhì)穿過(guò)地殼裂縫，噴發(fā)出地面而形成的錐型山體?；鹕娇诰褪堑厍蜥尫艧崃亢蜌怏w的裂口。火山，有活火山、死火山之分，活火山，就是在人類歷史記載中經(jīng)?；蛑芷谛試姲l(fā)的火山，而死火山呢，就正好相反，是在人類歷史記載中沒有噴發(fā)過(guò)的火山。但是不是真的死了，也不知道，因?yàn)橛袝r(shí)候還會(huì)復(fù)活再次噴發(fā)，所以，我覺得應(yīng)該叫睡火山，豈不是不更好？
火山的突然噴發(fā)，會(huì)造成很大的破壞。具體的致災(zāi)方式，有許多。比如：火山溢出地面的巖漿自火山口順坡而下，火山熔巖的流動(dòng)，幾乎可以毀滅一切生物；大量的火山灰遮云蔽日，隨著蘑菇云飄移，形成火山灰云；噴發(fā)的水汽遇冷凝結(jié)，挾帶著火山灰等物質(zhì)形成泥雨再降落到地面，形成火山泥石流；火山口附近被炸碎的巖石和部分射入空中的巖漿冷凝后落下，形成火 山碎屑流；火山噴發(fā)后，空中彌漫的有毒的火山氣體，對(duì)生命有窒息作用。
意大利的龐貝古城，相信許多人都聽說(shuō)過(guò)。一千九百年多前，維蘇威火山大爆發(fā)，火山灰掩埋了整座城市，全城無(wú)一幸免。至今在龐貝的地下還有成千上萬(wàn)的遺骸，被火山灰包裹成了木乃伊，保持著死亡時(shí)的形態(tài)。現(xiàn)在這里成了旅游勝地，去意大利旅游的人，一般都不會(huì)放過(guò)這里。
火山噴發(fā)看起來(lái)是突然的，但它是有規(guī)律的，前兆也比地震明顯得多。所以，在現(xiàn)代科技的幫助下，火山是可以進(jìn)行預(yù)測(cè)的，雖然還做不到像天氣預(yù)報(bào)那樣準(zhǔn)確，但至少可以做一些防備，或者是盡早離開?；鹕絿姲l(fā)前山體膨脹，這是熔巖在其內(nèi)部涌動(dòng)所造成的；火山附近的溫泉、熱氣口及火山口湖的溫度在噴發(fā)前經(jīng)常會(huì)急劇上升；地下的熔巖在深處流動(dòng)，會(huì)引起局部地區(qū)重力和磁力的異常變化。
除了這種因地質(zhì)原因造成的噴發(fā)巖漿的火山，還有一種火山會(huì)噴發(fā)泥漿。這種火山溫度不高，由黏土、角礫巖、地層水等組成，還帶著甲烷、二氧化碳和硫化物等氣體。左邊這張圖，是2011年一位攝影師在俄羅斯庫(kù)頁(yè)島的開闊地拍到的泥火山，這是不是很像一只巨大無(wú)比的“眼睛”？它一眨不眨地凝望著天空，甚至連眼球中呈放射狀分布的“血絲”都清晰可見，真是惟妙惟肖。大多數(shù)泥火山的形成都與天然氣有關(guān)，泥火山逸出的氣體，約20%是甲烷，并混雜有少量二氧化碳或氮?dú)狻?/p>
海嘯是由海底的地震，海底或海島的火山爆發(fā)以及海底塌陷、滑坡和地裂縫等激發(fā)而引起的一種重力長(zhǎng)波。波長(zhǎng)一般為幾十到幾百公里，傳播速度最快可達(dá)每小時(shí)數(shù)百到上千公里。海嘯開始形成時(shí)，其波高并不大，僅有１到２米，在快要到達(dá)海灣或岸邊的淺水區(qū)時(shí)，波高才會(huì)突然急劇增加數(shù)倍甚至數(shù)十倍，波高可達(dá)數(shù)十米，形成一堵水墻，這種“水墻”內(nèi)含極大的能量，沖上陸地后所向披靡，往往造成對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重摧殘。我們前面說(shuō)的智利大地震形成的大海嘯的波濤，移動(dòng)了上萬(wàn)公里仍不減雄風(fēng)，足見它的巨大威力。
好，下面我們?cè)賮?lái)看看地質(zhì)災(zāi)害。常見的地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地面塌陷和地裂縫等。重力失穩(wěn)，是這些地質(zhì)災(zāi)害的共同誘因。滑坡，崩塌和泥石流，都是斜坡物質(zhì)的穩(wěn)定性被外界條件破壞而發(fā)生的災(zāi)害，它們不管在成因上，還是在發(fā)育的時(shí)空條件上，往往有密切的聯(lián)系，因此在減災(zāi)、防災(zāi)研究中也常常將它們作為一個(gè)災(zāi)害系列來(lái)對(duì)待。
首先是滑坡，那就是斜坡上的巖土物質(zhì)沿一定的面作整體性下滑的運(yùn)動(dòng)，這是 山區(qū)常見的一種地質(zhì)災(zāi)害?；掳l(fā)生以后，可以單獨(dú)成災(zāi)而摧毀公路和鐵路，摧毀村鎮(zhèn)和廠房，或者堵塞河道、阻斷航行；許多時(shí)候，它們是其它災(zāi)害的次生災(zāi)害，大大加重了原來(lái)的災(zāi)情。比如暴雨過(guò)后、地震之后發(fā)生的滑坡，危害是很大的。是否發(fā)生滑坡，與很多因素有關(guān)，比如地形地貌條件、地質(zhì)構(gòu)造與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的條件、地層巖性條件和水文地質(zhì)條件都有關(guān)。
崩塌，就是懸崖峭壁、陡坡和洞頂?shù)膸r石或土體，大塊向下垮落的現(xiàn)象。欸，崩塌與滑坡似乎有些相似，對(duì)不對(duì)？它們共同的誘因是重力作用，但崩塌發(fā)育的條件會(huì)更加局限一些。崩塌不僅需要滿足滑坡的大多數(shù)條件，還同時(shí)需要具備更陡峭的坡度，需要較大的地形高度差才行。簡(jiǎn)單來(lái)看，崩塌的角度必須要大于50°，而滑坡一般是小于50°的。
泥石流，經(jīng)常發(fā)生在峽谷地區(qū)和地震火山多發(fā)區(qū)，在暴雨期具有群發(fā)性。泥石流，顧名思義，就是攜帶一股泥石的洪流嘛，瞬間爆發(fā)，是山區(qū)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。泥石流的形成，與降雨的關(guān)系就非常密切了。在地勢(shì)陡峭、泥沙和石塊等堆積較多的溝谷，每遇暴雨或長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨，就容易形成泥石流。但泥石流是與人為因素有關(guān)的，比如濫砍亂伐，山坡就失去了植被的保護(hù)；修建公路、鐵路、水渠等工程時(shí)，就破壞了山坡表層；不合理的采石、開礦，就破壞了地層結(jié)構(gòu)，這都會(huì)導(dǎo)致人為泥石流的發(fā)生。
地面塌陷，那就是地表的巖石、土體在自然或人為因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷的坑或洞的一種地質(zhì)現(xiàn)象。地面塌陷的形成原因，以人為因素引起的巖溶塌陷和采空塌陷最為常見。比如人類開采地下流體資源，這就包括地下水、石油、天然氣等等，因?yàn)槌樽吡藮|西，沒有填充，當(dāng)然到一定程度就會(huì)塌陷。煤礦開采區(qū)也會(huì)導(dǎo)致巖溶塌陷，地表的高程往往發(fā)生劇烈變化。
地面沉降，是目前世界上各大城市的一個(gè)主要工程地質(zhì)問題。它一般表現(xiàn)為區(qū)域性下沉，可引起建筑物傾斜，破壞地基的穩(wěn)定性。濱海城市甚至?xí)斐珊Ｋ构啵o生產(chǎn)和生活帶來(lái)很大影響。大家可以看到，地面沉降與地面塌陷還很多相似的地方，但二者的區(qū)別也很明顯，那就是，地面沉降一般是指大面積緩慢的下沉，而地面塌陷呢，就是指小面積的劇烈塌陷。
最后我們要介紹的是地裂縫，這是一種伴隨其他地質(zhì)災(zāi)害的事件。比如，強(qiáng)震中經(jīng)常產(chǎn)生地裂縫，這個(gè)稱為地震裂縫；超量開采地下水引起地面沉降也可以產(chǎn)生地裂縫；礦山采空區(qū)落頂或者巖溶塌陷也會(huì)在地表產(chǎn)生地裂縫。
總體來(lái)說(shuō)，多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生部位都有可能準(zhǔn)確判別，但其發(fā)生時(shí)間，這與大多數(shù)地球物理有關(guān)的災(zāi)害一樣是難以確定的。人類活動(dòng)不當(dāng)，往往也可成為這些災(zāi)害發(fā)生的重要誘因。因此，約束人類活動(dòng)的范疇，是減輕地質(zhì)類災(zāi)害的一條有效途徑。這個(gè)我們?cè)诤竺嬖僭敿?xì)討論。好，同學(xué)們，今天的課就到這里，再見！
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