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地球的基本構造

地球從地表面到最深處的球心可分成地殼、地函、

及地核等三個層次(如圖 1-1)。

圖 1-1 地球內部構造

地球

地殼─地殼的體積僅佔地球總體積的 1%。其厚 度,海洋平均約 7 公里;陸地平均約 35 公里。最薄的在太平洋中馬里亞納海溝 僅約 1 公里厚;最厚的在青康藏高原約 70 公里厚。

地核─地核又分成內核與外核兩層,內核是固 體,外核是液體。

地函─地函又分成上部地函、軟流圈、及下 部地函等三層。上部地函與地殼即組 成地球的岩石圈,岩石圈在軟流圈上 的流動形成了板塊運動。

地球的岩石圈並不是整體的,他是分裂成十多個塊 體漂浮在地函的軟流圈之上的,會相互擠壓碰撞,這些 塊體即稱為板塊(如圖 1-2),該理論即謂「板塊構造論」。 板塊的厚度約有數百公里,面積約數萬至數億平方公里 不等。板塊的邊緣不一定與大陸的邊緣一致,因此有的 板塊是由大陸組成,有的板塊是由海洋組成,有的板塊 則是由大陸與海洋共同組成。

(自然)

圖 1-2 全球主要板塊分佈圖

二、地震發生的原因

板塊擠壓→斷層運動→地震發生

各板塊(岩石圈)在受到軟流圈的對流作用下,會 造成板塊間的相互擠壓。而海洋板塊較大陸板塊為重,

所以海洋板塊與大陸板塊交界的海溝處,大陸板塊會受 其下方較重的海洋板塊的契入及擠壓(此時即為能量的 累積),當達到一定的限度時被擠壓處會斷裂,此時大陸 板塊會彈回原點(此時即為能量的釋放),同時會造成大 地的震動(如圖 1-3);或者在兩板塊擠壓當中,其中一 個板塊的內部較弱的岩層處無法承受時也會突然斷裂

(此時即為能量的釋放),同時也會造成大地的震動。

知惠 19

圖 1-3 板塊反彈造成震動的原理

上述斷裂速度大約會以每秒 2∼3 公里的極速進 行,而所斷裂之處即謂「斷層」,斷裂面兩側會相互錯動,

稱之謂「斷層運動」。斷裂時之地震波通過地盤造成各處 地面的震動即謂「地震」,而最先斷裂處即謂「震源」。

而解析斷層運動所引發地震之理論謂「彈性反彈理論」

(如圖 1-4)。

(地震 nohanashi 71)

圖 1-4 彈性反彈理論之說明

a.地殼未因碰撞擠壓而變形前之狀況。

b.斷層兩側岩體開始受到平行但相反方向的力量作用時,離斷 層兩側較遠處的岩體因跟著運動,無能量的累積,但斷層附 近的岩體因抵抗不動而開始累積能量(應變能)。

c.在繼續受力下,斷層面上較脆弱的部位開始有局部斷裂滑 動,此時就是釋放能量的開始,即所謂地震的開始。

d.隨後斷層面上其他部份相繼斷裂滑動,直至地震停止為止。

總之,斷層運動是地震發生的直接原因;而板塊活 動則是造成地震發生的長期力量。

三、地震的類型

板塊與板塊的交界處或其附近是最容易發生地震的 區域,也就是所謂的「地震帶」。又依震源位置的不同地 震的類型可分成二種:

1.發生在板塊與板塊之間的地震─也稱為「海溝型地 震」。(如上圖 1-3)

2.發生在板塊內的地震─係發生在大陸板塊或海洋板塊 之任一板塊內。大陸板塊主要是發生在地殼軟弱的活斷 層處,所引發的地震也稱為「內陸型地震」,震源一般 離地表較近,所以造成的震動也較大。而當發生在海洋 板塊時一般屬於較為深層的地震,所造成的震動也較 小,但其影響範圍較大。(如圖 1-5)

自畫(參網)

圖 1-5 發生在板塊內的地震

四、 地震波傳播至地盤的方式

地震波是地震發生時由震源處的岩石破裂所產生的彈 性波,它可以在地球內部和地球表面傳播。地震時震源發出 的地震波主要有兩種類型(如圖 1-6):

1. P 波─振動方向與波的行進方向一致,因此也稱為縱 波。縱波的速度快、振幅小、周期短。

2. S波─振動方向與波的行進方向成直角,因此也稱為橫 波。橫波的速度慢、振幅大、周期長。

由於縱波的速度比橫波快,所以地震時人們先感受到上 下顛動,然後是水平搖晃。橫波的振動很強烈,他也是引起 建築物破壞的主要原因。因這些波是由地底傳播至地面,而 地底是由各種地層所構成,所以當波碰到不同地層時會如同 光一樣產生反射與折射情形。波速於軟弱地層會變小;堅硬 地層則會變大。同時由於速度之改變,而使振幅產生很大的 變化,軟弱地層振幅會變大;堅硬地層會變小,亦即當地表 處有軟弱地層時,地震搖晃程度將會變大。而人們所感到的 振動常是多種波共同作用的結果。

內容(智慧 30)─p,s 波等

圖 1-6 地震波傳波時地殼變形的示意圖

五、地震的強度、位置、及時間

每當地震發生後新聞的報導內容都會類似如下〔以 87 年嘉義瑞里地震為例〕:「嘉義縣 17 日 12 時 51 分 14 秒發生規模 6.2 的強烈地震,震央在阿里山以西 14.2 公 里處,(震源)深度為 0.5 公里。根據氣象站測得各地的 震度如下:嘉義、雲林、高雄等地為 5 級,台南、南投 為 4 級……」。報導內容主要包括地震發生的時間、強度、

及位置,這是震後必須急速傳達給民眾的基本訊息。茲 說明如下:

1.強度─地震發生後會有下列兩種強度的表示。

(1)規模:表示地震的大小。亦即震源處岩石破裂的威力 或所產生的能量。規模(Magnitude)簡稱為 M,是具有小數點的量度,其表示方式為「規模

□.□」或「M□.□」。一次地震只有一個數據,

例如瑞里地震為 M6.2。一般言強烈地震係指 M7∼8 之地震。

(2)震度:表示地盤震動的程度。亦即當震源處岩石破裂 的威力所產生的地震波傳達至地面時,各地區 地盤所感受的震動程度謂之。震度是一個沒有

小數點的量度,其表示方式為「震度□級」。

(rather strong)

房屋搖動,門窗格格有聲,懸物搖擺,

盛水動盪。 8.0~25

4 中震 (strong)

房屋搖動甚烈,不穩物傾倒盛水達容器

八分滿者濺出。 25~80 5 強震

(very strong)

牆壁龜裂,牌坊煙囪傾倒,重家具可能

翻倒,大多數人因驚嚇而感不安。 80~250 6 烈震

(disastrous)

房屋傾塌,山崩地裂,地層斷陷,地下

導管破裂,重家具翻倒。 250 以上

震度資料可以使一般大眾瞭解到地震時地 盤搖動的程度;對於防救災相關單位言也可用 於判斷災害的大小,以作為應急對策的依據,

可稱是防救災上的重要資訊。例如震度 2∼震 度 6 時,可以該略想相震動的程度(如圖 1-8),以採取必要的措施。

圖 1-8 不同震度搖動的程度說明

至於震度的決定方法,原是根據身體的感 受、物體的搖動、及破壞的程度等三項定性的

定義而來。換言之,從表中之說明可以知道低 級數的震度可以由附近物體的搖動、中級數可 以由人體的感受、高級數可以由建築物破壞的 程度或地面的變動來加以判斷。90 年代以前對 於震度的觀測,都是由氣象台或測候所的職員 憑著身體的感受來判斷。後來為了客觀迅速地 判定震度改為機器觀測。

2. 位置─地震發生後主要有兩種位置的表示。(如上圖 1-7)

(1)震源深度:地震係因地球內部岩石的破壞,斷層的 活動所引起,最先破壞處即謂「震源」,亦即 地震波最先發生之處。震源至其正上方地表面 的距離即謂震源深度。

其中,地震依其震源的深度又可區分如下:

Ⅰ. 極淺層地震(0∼30 公里)

Ⅱ. 淺層地震(31∼70 公里)

Ⅲ. 中層地震(71∼300 公里)

Ⅳ. 深層地震(301∼700 公里)

而大多數的地震屬極淺或淺層地震。台灣地區 大部分屬於震源較淺的地震,而西部地震的震 源又多較東部的為淺。

(2)震央距離:震源正上方的地表處即謂震央,而震央 至參考點的距離即謂「震央距離」。

3. 時間─依地震發生的順序可分為前震、主震、餘震。主 震發生之前後有時常有數次小地震發生,分別 稱之謂前震及餘震。前震有時不易察覺;餘震 則較前震為明顯,而且發生次數也通常較多,

有時也具相當規模。例如阪神大地震時,一天 內發生餘震就達 700 多次,並有整棟大樓在餘 震時倒塌,橫躺在六線馬路上,將整條馬路的 交通阻斷的情形。因此,主震後應立即意識到 餘震來臨的可能,採取必要的措施。

六、建築物與地盤的互動關係

任何物體依其搖晃方式都有其特有的固定周期,該 周期稱為固有周期。而地盤也是如此,一般言堅硬岩地 盤為 0.1∼0.3 秒之短周期,而填土類的軟弱地盤有超過 1 秒者。同樣地,建物物也有其固有周期(與建築物的高 度及結構種類有關,粗略言建築物的層數乘 0.1 約等於 其週期〔秒〕),當建築物與地盤搖晃週期相近時,建物 與地盤容易產生所謂的共振現象,這會逐漸增大建築物 搖晃的幅度,使建築物搖晃程度比地盤還劇烈數倍。因 此,地盤的好壞(軟硬)對於建築物的安全影響很大。(圖 1-9)

圖 1-9 建築物與地盤的關係

軟弱地盤受到震波衝擊後震幅會增 大。同時建築物與地盤的搖動特性相 同時,搖動的幅度就較大。

七、造成都市慘重災害的直下型地震

前述內陸型地震中其震源位置在都市地盤直下方 的地震稱之謂「直下型地震」。通常其規模小以及持續 時間也較短,但加速度大、震源較淺、且位於都市地 盤下,故所造成的災害也較大。而一般的地震,開始 會有縱波(P 波)造成上下震動的初期微震,接著是橫波 (S 波)造成水平震動。此乃因縱波波速較橫波為快,當 二種波都到達時就是主震的開始。但是,直下型地震 因震源距地盤較近,三種波幾乎是同時到達,所以並 無初期微震之分,地震一發生就從主震開始,毫無預 警,而且上下、左右、前後是同時搖動,故所造成的 震動也較為激烈。1995 年日本的阪神大地震即屬此型 地震。

八、全球地震帶

因為地震多發生在兩板塊的交界處,所以全球經常發生

因為地震多發生在兩板塊的交界處,所以全球經常發生

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