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为什么大地会颤动?

和刮风下雨一样地震也是一种比较常见的自然现象,因此人们很早以前就开始记录地震并思考其成因。在中国,最早记录的一次地震叫“泰山震”,发生于距今近4000年的夏代,这可能也是世界上最早的地震记录。但古人对地震的成因一直不甚了解,提出了各种有趣的说法。比如日本,说是地下有一条大鲶鱼,只要鲶鱼一翻身,大地就会震动;古希腊有人认为是地下的“气”使大地震动,他们的神话故事里还有专门主管地震的神;而古代中国受五行思想的影响,认为地震是“阴阳失调”引起的。也有一些较为理性的解释。比如:有的认为地震是地下洞穴塌陷而引起;有的根据火山喷发现象,提出是地下的火集聚太多,产生了地震。由于缺乏观测地震的仪器和足够的证据,很多解释不科学、不准确。

直到1906年,人们对地震的认识才开始深化。那年,美国旧金山发生一场地震,有人发现地震使一排连续的篱笆断成两段,它们之间产生了明显的错位现象。通过更多研究,科学家意识到,地震可能是由于地下岩层的突然断裂引起的。美国工程师里德提出了一个地震模型,称为“弹性回跳”理论。该理论认为,地下岩石因为受力而变形,随着时间增加,变形越来越大,当变形到一定程度时,岩石就会断裂,从而产生地震

“弹性回跳”是一个高度简化的模型,实际情况要复杂得多。但有了这个模型,至少可以解释一些因为地质构造作用产生的地震比如,2008年中国的汶川地震,发生在长达400多千米的地震带上,就是地质学家早就勘探过的龙门山断裂带。今天,科学界认为绝大多数天然的浅部地震,是因为地球内部的构造力,使地球外部岩层发生大规模变形,并沿地质断裂突然发生滑移作用的结果

20世纪初,科学家开始组建全球地震台网。经过多年统计之后,他们发现,从全球尺度看,地震主要分布在三大区域:一是环太平洋地区,二是地中海——喜马拉雅山,三是大洋中脊。也就是说,地震大多发生在板块交界的地方,板块与板块之间或挤压、或拉张、或滑动,都会产生地震比如,2004年的苏门答腊地震,2010年的海地地震和智利地震,以及2011年的日本地震,都是典型的板块间地震。不过,板块内部同样会发生地震比如中国的不少地震就不在板块边界上。科学家认为,这可能是因为中国大陆是由多个古老的中小型块体组合而成的,它们可以视为更低一级的“板块”,板内地震就大多数发生在这些构造块体的边界带上。

大多数地震属于构造地震,还有一些其他地震类型比如火山地震、冲击性地震(如陨石撞击)、水库诱发地震、核试验地震等,这些地震大小频度一般要比构造地震弱得多。