带你全面认识那可怕的地震

2.2 地震带

我们已经知道地震在地球上的分布不是完全没有规律的，也不是完全有规律的，即地震活动是规律性与随机性共存。从全球地震震中分布图上可以看出，地震主要分布在三个地震带上。首先约70%的地震分布在环太平洋地震带，包括日本、台湾、美国加州圣安德列斯断层区等著名的地震活动区。第二个地震带是从地中海到喜马拉雅的欧亚地震带，其上地震分布的特点是比较分散，不像环太平洋地震带那么集中那么有规则，欧亚地震带约占全球地震的15%左右。第三个地震带是沿着各大洋洋中脊分布的洋脊地震带，约占5%左右。全球地震的这种成带分布可以用板块学说来解释。板块学说认为，地球的岩石圈是由若干刚性块体组成的，板块内部相对比较稳定，各板块之间则发生俯冲、碰撞、剪切等多种作用，正是板块之间的相互运动造成了地震的孕育和发生，所以大多数地震都分布在板块的边缘地区。全球的地震基本上分布在这三个地震带上，但仍有约10%的地震不是那么有规律，而是分布在这些地震带之外、离板块边界相当远的地方。这就是所谓的“板内地震”，典型的如美国的新马德里地震带，它远离板块边界，却频繁发生大地震，中国大陆发生的地震多属“板内地震”，其发生机制仍然是个未解之谜。

图34 全球强震分布与板块构造

图35 中国地震台分布图（截止到2006年8月，共有：首都圈台网107个台，国家台网48个台，其他地区台网393个台。部分地震台资料可以在网上查到：www.csndmc.ac.cn）

中国现代地震仪器观测始于十九世纪末期。日本侵占台湾省后，在1897年建立了台北地震台，以后，又陆续建立了台南台（1898）、台中台（1902）、台东台（1902）、恒春台（1907）。1904年法国教会所属的上海徐家汇观象台增设了地震仪，建立了中国大陆第一个地震台。中国人自己建立的第一个地震台，是李善邦先生等1930年在北京建的鹫峰地震台，从1930年冬到1937年抗日战争爆发为止，共记录2472次地震。

图36 中国地震震中分布图（公元前780年至2005年，地震的大小见图左下方的图标）

在中国的地震震中分布图上可以看到，震中分布有的地方密，有的地方稀，分布的规律远不如海洋地震那样有规律。这正是大陆地震与海洋地震不同的地方。按照地震分布的密集，同时，考虑到地质背景，也可以象海洋一样，划分出一些地震带来。例如，非常明显的一条南北地震带，它北起阿拉善地块，经山丹、民勤、银川与秦岭相遇，然后从天水，沿岷江上游而下，直至怒江、澜沧江，直到云南西部，全长2000多公里。又如，另一条是华北地震带，它始于西安附近，经华县，进入汾河河谷，再经临汾、太原、大同转而向东，过蔚县、怀来、延庆，直到渤海。中国大陆的地震震中分布比海洋要分散的多，这意味着，中小地震在大陆各地随机发生的可能性，比海洋要大的多。

图37 1900-2000年间中国大陆每年5级以上地震数目

2.3 地震的频度

根据位于伦敦的国际地震中心（ISC）的统计，从1964年开始到1999年，全球发生的各种大小的地震数目如下：

表1 国际地震中心ISC（1964－2001）地震数目统计

由于上世纪60年代之前，全世界的地震台站不多，许多小地震可能记录不到，所以国际地震中心（ISC）只给出1964年以后的结果。美国科学家恩达尔等统计了全世界各国的地震记录结果，发现：从1900年以来，7级地震的记录是完备的；1930年以来，6.5级地震的记录是完备的；1964年以来， 5.5级地震的记录是完备的。下表是他们的统计结果：

表2 恩达尔等20世纪（1900－1999）目录统计

注：7级以上地震该记录是完备的，而7级以下地震则有许多遗漏。

以上的两种地震数目的统计，结果不尽相同，原因是所用的震级不同，ISC用的是里氏震级，而恩达尔等用的矩震级（如上个世纪，世界上记录到最大的地震是1960年发生在南美洲的智利地震，它的里氏震级为8.9级，而它的矩震级为9.5。对与多数地震而言，两种震级是比较接近的。），两种统计的时间段也不同。但他们的统计不仅让我们获得了地球上一年发生多少次地震的概念，而且还告诉我们关于大小地震之间的频度的关系。地震有大有小，那么到底是大的多还是小的多呢？从上面的表中可以看到，小地震比大地震要多，即震级越大、地震数目越少。实际上，这种多少是有一定比例关系的，即9级地震数目与8级地震数目的比值约等于8级与7级地震数目的比值，也约等于7级与6级地震的比值，这样可以依此类推下去。有趣的是，这种现象我们在自然界中遇到了很多，比如说，千年一遇的洪水与百年一遇的洪水数目的比值等于百年一遇的洪水与十年一遇数目的比值，还有天上的星星一等星与二等星数目的比值等于二等星与三等星的比值，等等，这些比值都是比例常数，都存在一个幂指数关系，这好像是自然现象的一个共同规律。而在地震学中这个现象发现得很早，这就是著名的古登堡─里克特关系 (G-R关系)，即若以N(M)表示震级大于M的地震数目，则N(M)与M之间有幂指数关系：

logN(M)=a-bM(其中a、b为常数)。从中可以容易推出N(M+1)/N(M)常数。

图38 美国地震信息中心（NEIC）给出的地震的大小和地震的数目的关系图。图中的颜色代表地震的震源深度。从图中可以看出，地震越大（震级越高），这种震级的地震数目越少。

图39 中国大陆1970年以来发生的震级大于或等于M的地震数据N（M）与地震震级M的关系：LgN＝a－bM。其中a，b为常数：a＝6.9，b＝0.8

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