為何大地會震動呢?

本文围绕「地球為何會震動」這個核心問題,回溯了人类對地震的認知發展過程,介紹了古代對地震成因的各種猜測、彈性回跳理論與構造性地震的成因、地震在全球的分布規律及其與板块構造的關係,以及火山地震等其他類型的地震。

為何大地會震動呢?

地震和刮風下雨一樣,是較常見的自然現象,因此人类很早就開始記錄地震並思考其成因。在中國,最早記錄的地震叫做“泰山震”,發生在近 4000 年前的夏代,這很可能是世界上最早的地震記錄。但古人對地震的成因一直不太了解,提出了各種有趣的说法。例如,在日本,有人說地下有一条大鲶鱼,只要鲶鱼一翻身,大地就会震動;古希臘人認為是地下的 “氣” 使大地震動,他們的神話故事中還有专门负责地震的神;而古代中國受五行思想的影响,認為地震是“阴阳失調” 引起的。也有一些較為理性的解释。比如:有的認為地震是由地下洞穴塌陷引起的;有的根據火山爆發現象,提出是地下的火聚集太多而產生了地震。由于缺乏測量地震的儀器和足够的证据,許多解釋不科學、不準確。

直到 1906 年,人类對地震的認識才開始深化。那一年,美國旧金山發生了一場地震,有人發現地震使一排連続的籬笆断成兩段,它們之間產生了明显的错位現象。通過更多研究,科學家意識到,地震可能是由地下岩層突然破裂引起的。美國工程師里德提出了一個地震模型,称为 “弹性回跳” 理論。该理論認為,地下岩石因受力而变形,随着時間增加,變形越來越大,當變形到一定程度時,岩石就会破裂,从而產生地震。“弹性回跳” 是一個高度簡化的模型,实际情況要複雜得多。但有了這個模型,至少可以解釋一些由地質構造作用產生的地震。比如,2008 年中國汶川地震發生在長達 400 多千米的地震带上,正是地質學家早先勘探的龙门山断裂带。今天,科學界認為绝大多数天然的浅部地震,都是由于地球内部的構造力使地球外部岩層發生大規模變形,并沿地質断裂突然發生滑動作用的結果。

20 世紀初,科學家開始組建全球地震台網。經過多年的統計,他們發現,从全球尺度看,地震主要分布在三個大區域:一是環太平洋地區,二是地中海 — 喜馬拉雅山,三是大洋中脊。也就是說,地震大多發生在板块交界的地方,板块與板块之間或擠压、或拉張、或滑動,都會產生地震。比如,2004 年的苏門答腊地震、2010 年的海地地震和智利地震,以及 2011 年的日本地震,都是典型的板块間地震。不过,板块内部同样會發生地震,比如中國的許多地震並不發生在板块边界上。科學家認為,这可能是因为中國大陸是由多個古老的中小型板块組合而成的,他們可以視為更低一級的“板块”,板块內地震大多發生在這些構造板块的边界带上。

大多數地震属于構造地震,还有一些其他地震類型,比如火山地震、冲击地震(如陨石撞击)、水库诱发地震、核试验地震等,这些地震的規模和頻率一般要比構造地震弱得多。