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地震發生的原因為何?

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Academic year: 2022

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地震發生的原因為何?

地震可分為自然地震與人工地震(例如:核爆)。一般所稱之地震為自然地震,

依其發生之原因又可分為:

1 .構造性地震 2 .火山地震 3 .衝擊性地震(例如,隕石撞擊)。其中又以板塊運 動所造成的地殼變動(構造性地震)為主。

由於地球內有一種推動岩層的應力,當應力大於岩層所能承受的強度時,岩 層會發生錯動(dislocation),而這種錯動會突然釋放巨大的能量,並產生一種彈性 波(elastic waves),我們稱之為地震波(seismic waves),當它到達地表時,引起大 地的震盪,這就是地震。

斷層可分那些類?

比較斷層發生前與發生後的地層形狀可分四種:

1 .鈍角向上拱起之正斷層。

2 .銳角向上拱起之正斷層。

3 .向右移動之右移斷層。

4 .向左移動之左移斷層。

何謂震源與震央?

1 .震源(hypocenter):地震錯動的起始點。

2 .震央(epicenter):震源在地表的投影點。

何謂淺層地震、深層地震?

地震震源深度在 0~30 公里者稱為極淺層地震(very shallow earthquake)。在 31~70 公里者稱為淺層地震(shallow earthquake)。在 71~300 公里者稱為中層地震 (intermediate earthquake)。在 301~700 公里者稱為深層地震(deep earthquake)。

何謂地震序列?

先後排列,即為地震序列。而所謂同一系列之地震,係指發生位置鄰近,時 間上連結之所有地震,包括前震、主震及餘震;其定義又分別如下:

1 .前震(Fore-Shock):同一系列之地震中,於主震之前發生的地震稱之。唯 有時前震為時甚短,且不顯著。

2 .主震(Main-Shock):同一系列之地震中規模最大者稱為主震;若最大者有兩

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個,則先發生者稱為主震。

3 .餘震(After-Shock):同一系列之地震中,主震之後發生的地震稱之。

主要的地震波有那些?

震波依傳播路徑可分為兩大類:

一、體波(body wave):可在地球內部傳播,依波動性質之不同又分為:

1 .P 波(縱波或壓縮波):性質與音波相似,質點運動和波傳播方向一致,

速度最快。

2 .S 波(橫波或剪力波):質點運動與波傳播方向垂直,產生一上一下或一 左一右的振動,速度次之。

二、表面波(surface wave):沿地球表層或地球內部界面傳播,主要可分為:

1 .洛夫波(Love wave):質點沿著水平面產生和波傳播方向垂直的運動。

2 .雷利波(Rayleigh wave):質點在平行於震波傳播的垂直面上,沿著橢 圓形軌跡震動。

如何計算規模?

目前世界所通用的地震規模為芮氏規模(ML),乃美國地震學家芮氏於一九三 五年所創。其定義為:

一標準扭力式伍德斗安德森地震儀(Wood-Anderson torsion seismometer)(自由 週期 0.8 秒,倍率二千八百倍,阻尼常數 0.8)在距震央一百公里處所記錄的最大振 幅以微米(Micron, l u=10^-3mm)計的對數值。其計算公式為:

ML= log A – log A0

式中 A=標準扭力式地震儀,在某觀測站所記錄之最大振幅(以 u 為單位)。A0=

距離修正量;當標準扭力式地震儀於標準地震(ML=0)時所記錄之最大振幅。

除了芮氏規模(ML)外,尚有體波規模(mb)及表面波規模(Ms)。體波規模是根據體 波之振幅(A)及週期(T)而定,其關係式為:

mb= log A / T + Q(D)

式中 Q(D)為距離修正量。

表面波規模是根據表面波振幅(A)及週期(T)而定,其關係式為:

Ms= log A / T + a log D + b

式中 A 為距離;a , b 為區域性常數 過去發生之地震其規模(M)與次數分布情形如何?

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1 .M 大於九之地震,自有地震觀測以來尚未發生過。

2 .M 八.五至九之地震,為最大級之地震,全世界發生次數大約為十年一次。

3 .M 八至八.四之地震為第一級大地震,如震央在陸上會造成大災害,如震 央在海底會引起大海嘯,而且主震後有很多餘震,全世界大約每年平均發 生一次。

4 .M 七至七.九之地震為相當大的地震,如震央在陸上會造成大災害,如震 央在海底會引起海嘯,全世界大約每年發生二十次。

5 .M 六至六.九之地震,如震央在陸上會造成災害,世界上任何主要地震觀 測站均可測得其地震波,每年大約發生一百五十次。

6 .M 五至五.九之地震,有感區域相當大,震央附近會造成災害,每年約八 百次。

7 .M 四至四.九之地震,通常下發生災害,我們通常感到者都是 M 四以上之 地震,每年約六千二百次。

8 .M 三至三.九之地震,在震央附近人體可以感到,每年約四萬九千次。

9 .M 二至二.九之地震,人體下能感到,震央附近之觀測站可測得此地震,

每年約在三十萬次以上。

10.M 一至一.九之地震,用高倍率地震儀才可以觀測到其地震波。

11.M 一以下之地震,設在適當地點之超高倍率地震儀才可以觀測到此地震。

以上所述僅適用於淺震源之地震。

何謂板塊運動?

板塊構造學說(plate tectonics)主要在說明目前發生在地球上層的構造及解 釋地震發生之原因。地球的最外部為冷而硬的可移動之岩石,稱為岩石圈

(lithosphere),其厚度平均約一百公里,岩石圈之下為軟流圈(asthenosphere)為黏度 高的液體物質所組成,在高溫、高壓作用下而成可塑性,使岩石圈漂浮其上。

板塊構造的基本觀念是將岩石圈分成數個接近剛性之板塊,包括較大的歐亞 板塊、美洲板塊、非洲板塊、印度洋板塊、太平洋板塊及南極洲板塊和數個較小 之板塊(見附圖),板塊受到張力、壓力、重力及地函對流的作用,不同的板塊之間 每年以數公分的相對速度緩慢移動,大部分的地震、火山及造山運動便由於相鄰 板塊之互相作用而發生。

板塊交界處主要有三種型態,

1 .分離板塊交界處(divergent boundaries),代表地殼引伸拉裂的現象,在

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中洋脊(mid 一 ocean ridge)處相鄰的兩板塊互相分離,而產生新的岩石 圈,其材料來自地函的上部,係經熔融作用而產生。地殼在這裡由於張 力作用向兩側擴張延伸,沿著發散交界處常有地震發生,其震源深度多 在一百公里以內。

2 .聚合板塊交界處(convergent boundaries),在這交界處兩板塊相互碰 撞,較重者插入較輕者之下方(約以 30~45 之傾角),使者的岩石圈消失 而回到地函中,這插入的部分叫隱沒帶(subduction zone)。由於兩板 塊間的相互磨擦,所以沿著隱沒帶可以不斷地發生地震良而造成一地震 帶,其震源深度可從很淺到大約七百公里左右。台灣花蓮附近為歐亞大 陸板塊和菲律賓海板塊之聚合板塊交界處所以地震非常頻繁。

3 .守恆板塊交界處(conservative boundaries),不產生新的岩石圈也不使 岩石圈消失,相鄰兩板塊彼此橫向移動磨擦,而產生震源深度較淺之地 震。台東縱谷斷層即為歐亞大陸板塊和菲律賓海板塊之守恆板塊交界處。

台灣地震帶之分布情形如何?

台灣地震帶主要有三

1 .西部地震帶,自台北南方經台中、嘉義而至台南。寬度約八十公里,

大致與島軸平行。地震次數較少,但餘震較頻繁,持紅時間較短暫,範 圍廣大,災情較重,震源淺(約十餘公里),地殼變動激烈。

2 .東部地震帶,北起宜蘭東北海底向南南西延伸,經過花蓮、成功到台東,

一直至呂宋島;此帶北端自宜蘭與環太平洋地震帶延伸至西太平洋海底者 相連,南端幾與菲律賓地震帶相接。此帶成近似弧形朝向太平洋,亦和 台灣本島相平行,寬一百三十公里,特徵為地震次數多。通常,震源較 西部者為深。

3 .東北部地震帶,此帶從琉球群島向西南延伸,經花蓮、宜蘭至蘭陽溪上 游附近,屬淺層震源活動帶。

台灣地震危害度的分區情形如何?

依據台灣地區過去的地震分布及震災損害情形,台灣地震危害度由輕至強烈 分為四區(以行政區劃分):

第一區:新竹市、台中巿、高雄市、桃園縣、新竹縣、台中縣、南投縣、彰 化縣、高雄縣、屏東縣、澎湖縣、金門,馬祖地區。

第二區:台北巿、基隆巿、台北縣、宜蘭縣、苗栗縣、雲林縣。

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第三區:台南巿、台南縣、台東縣。

第四區:嘉義巿、嘉義縣、花蓮縣。

台灣地區最嚴重的震災情形如何?

過去九十年,台灣發生地震引起災害最大者是一九三五年四月二十一日六時 二分,新竹台中烈震,震央在新竹關刀山東南方偏南三公里即北緯二十四點四度,

東經一百二十點八度,發生屯子腳及獅潭斷層,前者長十餘公里,水平最大變位 一五 O 公分最大落差六 O 公分,後者長二十公里,最大落差為紙湖至洽坑之間達 三公尺,水平變位甚微,是較特殊之情況,此次地震死三、二七六人傷一二、O 五三人,房屋全毀一七、九 O 七棟,半毀一一、四 O 五棟,破損二五、三七六棟。

地震預測有那些方法?

雖然人們至今對於地震發生的機制(mechanism)還沒有徹底了解,地震預測理 論也還沒有充分建立,但是仍有許多嘗試性的地震預測研究方法,常見的有以下 幾種:1 .測地法 2 .驗潮,3 .地殼變動的連續觀測,4 .地震活動,5 .地震波速度,6 . 地磁及地電流,7 .活動層及褶曲,8 .岩石破壞實驗和地殼熱流量的測定,9 .其他。

茲選擇介紹一些重要的方法如下:

測地法(geodesic metbod):

根據過去許多紀錄,在大地震發生時地殼會發生變動,而有時會發生在地震之前。

因此測量地殼變動情形並研判地震前兆現象,是可以預測將否有大地震發生。例 如民國五十二年(公元一八六四年)日本新潟地區發生地震前有地盤下沈現象,因當 地經常從事測量調查工作,故發現地震發生之前確有前兆現象可尋。

此外,地殼發生變動的面積會隨地震規模之增大而增加,也就是說地殼發生 異常變動的範圍越廣,可能發生地震的規模也越大。

井水含氡量的變化:

蘇俄的科學家,在加爾姆地區發現到水井中的含氡(Radon)於地震前會增加,亦用 以預測地震。氡是一種放射性氣體,科學家們認為當岩石受到強大壓力時,岩石 內部產生無數微小裂隙,通常只有用顯微鏡才看得見。岩石有了裂隙之後,曝露 於地下水的表面積自然也會增加,當地下水滲入裂隙之中,補滿裂開的空隙,可 以接觸到較多的放射性物質,同時吸收更多量的氡。直到地震發生,岩石突然崩 裂,氡的含量又逐漸下降。因此,監測井水含氡量,可以知道岩石受力情形,從 而預測地震。

分析天然氣含量:

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德國杜秉根大學的地質學家恩斯特教授,在富有沼氣的杜秉根地方從事地下沼氣 含重的分析,建立了一種具有地方特色的地震警告系統。在民國五十八年(一九六 九),他首次觀測到探測器裏沼氣含量先增加百分之零點二至百分之二,而於經過 強烈地接後沼氣含量又告下降。又發生餘震時,沼氣含量也會增加。

在民國六十二年(一九七三),恩斯特教授在中美洲的哥斯達黎加的首都聖荷西 擔任客座教授時,與哥國的地質研究所合作研究,他以天然氣探測器觀測的結果,

發現地球天然氣含量與火山爆發有連帶關係,此法也能預測地廣。天然氣探測器 主要在分析二氧化碳,因為在火山要爆發的那些地區,二氧化碳的濃度會高達百 分之十二。測定土壤內天然氣含量的方法簡單,測定工具只需一根一公尺的探測 管,是屬於較經濟的一探測定方法。

地震預測究的現況如何?

1 .日本

有地震國之稱的日本,對於地震預測的研究不遺餘力,民國五十一年(一九六 二),即由地震研究學者、專家約九十人組成地震預知研究小組,規劃研究計畫的 藍圖,內容包含下列項目:

1 .應用測地的結果,調查地殼變動 2 .整頓各驗潮站,以檢出地殼變動 3 .辦理地殼變動連結觀測

4 .調查地震活動

5 .應用人造地震,觀測地震波速度 6 .調查地磁及地電流

7 .調查活動斷層和褶曲 8 .辦理岩石破壞實驗 9 .設置地震預測中心

地震預測研究計畫,於民國五十四年(一九六五)開始執行,網羅東京、京都、

名古屋、東北及北海道等各大學以及氣象廳、國家地理院等各單位專家、學者,

從事研究工作。雖已經歷了三十年,但由於還沒有完成地震預測理論,目前日本 還沒有發布地震預報。

2 .美國

美國自民國五十三年(一九六四)阿拉斯加大地震發生之後,對於地震預測的研 究亦推動甚力,阿拉斯加大學、加州理工學院、哥倫比亞大學,以及地震情報中

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心等單位,亦下斷有人從事這方面的研究,並曾於民國五十三年在東京與日本聯 合舉行地震預測會議,嗣後每兩年舉辦一次,討論有關地震預測的問題。

3 .蘇俄

蘇俄在中亞細亞及勘察加半島等地區從事地震預測的研究多年,民國六十一 年(一九七二)七月廿六日蘇俄塔斯社報導,蘇維埃研究學院(Soviet Research Institute)的科學家們預測,自民國六十二年至六十五年(一九七三至七六)間,將發 生三至四次大的海嘯,襲擊沿西伯利亞北部至臺灣間的四千公里海岸線,海嘯時 速達四 OO 至八 OO 公里,海岸浪高可達三 O 公尺。

因為海嘯多半由於海底發生地震所引起,能夠預測海嘯,當然能夠預測地震。

但蘇俄官方並未公布震央的精確位置,及其預測規模與大海嘯發生的月日,所以 此項預測令人懷疑。當時臺灣各大報章雜誌亦大幅刊載此項消息,上下驚動,本 局亦全力查證,認為蘇俄研究地震預報確在全力推動,惟迄無一次完全成功,特 去函美國夏威夷國際海嘯資料中心查證,該中心負責人米勒博士(CaylordR.Viller) 於民國六十一年.※.一月廿一日函復要點如下:1 .經向蘇俄庫頁島的遠東科學 中,LILGC)海嘯委員會主席索羅維夫(S.L.SolYieY)查證說,「蘇俄科學家們對於海 嘯間題發表過許多有關論文,由於新聞記者的熱心、誇大宣染、曲解事實而引起」。

可見世界各國對於地震預測,還無法辦到。

地震是否可控制?

世界各國受到地震災害威脅的地區,由於震災損失的嚴重,無下加強對地震 的研究。首先希望能夠發展做到精確的地震預報,正如現在的天氣預報一樣,在 地震未發生之前,通知將要發生地震地區的民眾,可以從容脫離震區趨吉避凶。

不過,無論地震預測是否百分之百的準確,但地震的發生卻是無可避免的。

因此,更進一步地使一場將要發生的地震消弭於無形,或者是使將要發生的一場 大地震減少威力變成一場中度地震或微小地震,這也並非絕不可能。

經多年研究,科學家們已建立一種稱為「板塊地殼結構」的新理論,那些地 殼裡下同結構的板塊,經過了長時間的推擠,其壓力與日俱增,到了某一時刻無 法負荷時,便迸發了一場驚天動地的震動。

所以科學家們便想,如何在地殼應力漸增至可能發生地震的地方,用某一種 方法去消除其應力,或者以人為方式製造一些小地震,引導地殼的應力以發生小 地震的方式發散掉

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地震前之準備事為何?

地震為不可避免的天災,為使人員的傷亡及財物的損失減至最少,平時必需 有充分的準備:

1 .準備乾電池、收音機、手電筒、滅火器及急救藥箱,並告知家人儲放的地 方及使用方法。

2 .知道瓦斯、自來水及電源安全閥如何開、關。

3 .綁牢家中高懸的物品,鎖緊櫥櫃門閂。

4 .重物不要置於高架上,栓牢笨重家具。

5 .知道地震時家中最安全的地方。

6 .教師(尤其中、小,學校)應經常於課堂宣導防止常識,教導學生避難事宜:

學校應定期舉行防震演習。

7 .教室的照明燈具、實驗室的櫥櫃及圖書館的書架應加以固定。

8 .辦公室及公共場所應經常檢驗防火和消防設備。

9 .機關、團體應規劃有關緊急計畫,並預先分配、告知緊急情況時各人的任 務以及應採取的行動。

大地震發生時應注意那些事項?

1 .在室內者應立即熄滅火種,關閉電源以防火災,然後奔逃至室外空曠地方,

但應防外物倒塌(如招牌、屋瓦、廣告燈等)而被擊傷。

2 .如一時無法逃至室外,應送一堅固、高度較矮而重心穩定之家具下躲避,

以免被室內落物擊傷。

3 .不可躲在牆邊、河、海堤或山崖附近。

4 .沿海居民應疏遷至高地以防海嘯。

5 .水庫下游地區居民,應防水庫崩塌所引起之山洪。

6 .地震發生後,勿輕信謠言,並防餘震。

7 .高樓之居民逃崩時,切忌爭先恐後,否則易生跌倒而被踏斃,並使出口擁 塞。

8 .災害發生時,應發揚守望相助精神,互相救助,並速向警方請求救助。

http://www.ncree.org/ZH/EarthquakeQA.aspx

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