地震前兆与地震

来源:百度文库 编辑:16楼社区 时间:2020/07/14 01:35:25
在一次强烈地震前出现的与之有密切联系的异常现象,叫地震前兆。分为宏观前兆与微观前兆两类:人的感觉器官所能直接察觉到的,包括人能感觉到的小地震,都叫宏观前兆;人的感觉器官不能直接感觉到的,称为微观前兆。
强烈地震前一定会有前兆表现,但由于前兆表现的形式因时、因地而异,而且人们的认识水平受到科技、地域、知识等方面的制约,所以有些前兆不会被及时掌握,因而贻误了时机。1976年唐山大地震前,实际上有许多的宏观、微观异常表现,但是没有引起人们的高度警觉,结果酿成大悲剧,这是血的教训。
地震是有前兆的,但前兆出现后不一定马上就有地震发生。这是因为依据不同的前兆手段所推测出来的发震时间会有很大的差别。以宏观前兆的出现为例:当看到地光、听见地声时,一般来说,地震马上就要发生,但象大旱、大涝这样的气象异常则在震前一、二年就可能出现;以动物异常而言,有的在震前一个多月就已开始,有的却是震前一、二天才出现。
在许多情况下,出现的前兆与地震实际是无关的:大雨或久旱可以使地下水位发生明显升降;环境改变或生理上的原因可以导致动物行为反常等等,这些只能叫非地震异常,不属地震前兆。所以,必须深入调查研究,排除干扰因素,才能识别真假异常。
这里还有两点应该说明:
1、地震前,震源处及附近地区,有时是很大的地区,地应力都在加强,都可以表现出地震前兆。所以某一地区发现了地震前兆,不等于这一地区一定会发生地震。它有三种可能:一是震中就在这里;二是震中在附近,这一地区将受到强烈影响;三是离震中很远,这一地区所受影响将很轻微。但不管什么情况,发生了地震前兆都应及时报告。
2、有些地震前兆所具有的异常现象,也可以在地震后产生,而且由于强烈的余震往往也是有前兆的,因此,在大震已过,余震未息的时候,必须正确识别出现的异常现象究竟是余震前兆还是主震余波。因为从某种意义上说,强烈余震前兆造成的破坏有时不亚于主震的破坏,所以对它的监视和预报也十分重要。
地下水异常与地震
 
所谓地下水,指的是埋藏在地壳上部岩层即岩石圈中的水。地下水存在于土壤及岩石的孔隙、裂隙或溶洞之中。
大地震发生前,地下水往往发生异常变化,比较常见的是水位升降变化,莆田六中的水位井在台湾每次较大的地震发生前都有明显的升降变化便是实例。此外,震前地下水还会出现水温变化、翻花、冒泡、打旋、发浑、变色等异常。
一、地下水位变化与地震
地下水在地下有一个水面,叫做地下水位。大震前,地下水位常发生如下变化:天大旱时地下水猛涨;多雨季节地下水猛降;没有水井的地方水大量涌出,有水井的地方,地下水位急剧下降等。
地下水位异常在震前出现的时间,可以是几天至一个月,也有的在震前几分钟至几十分钟出现,但大多集中在临震前1至2天。一般说,地震震级越大,震前地下水位异常变化的范围和幅度也就越大;震源越深,地下水位异常范围可达几万至二十几万平方公里。当这个异常范围逐渐收缩,并向某个地区集中,而且是地下水的上升区,那么就要加强对该地区的地震监测和预报(图一)。
利用地下水位异常预报地震,要注意干扰因素的排除。这些干扰因素包括:人为用水、地表水与农灌水、天气降水、季节性变化、气压、贮水池漏水、地下暗河局部受堵等等。总之要认真分析异常原因,得出科学结论。
二、地下水化学变化与地震
正常情况下的地下水无色、无味、无臭。但大地震前,地下水突然变浑、变苦、变咸、变甜或变臭;由于水溶解气体的作用,常常使进水冒泡、翻花、打旋等现象。所以,利用地下水化学成分的变化预测、预报地震已被我国广大的专业、业余地震工作者所经常采用。
同样的,利用地下水化学成分变化预报地震也要注意排除诸如气候变化、环境污染、人为因素等诸多方面的干扰。
尤其要注意的是,强烈地震后,地下水的化学成发生了许多变化,可能使水具有毒性,所以必须经化验分析后,才可供人、畜、禽饮用。
动物异常与地震
 
伴随地震而产生的物理、化学变化,往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。动物震前异常的现象早已为地震区的群众所认识,群众流行着这样的谚语(图下):
群测群防搞测报,动物异常很重要。
牛马驴骡不进厩,猪不吃食拱又闹。
羊儿不安惨声叫,兔子竖耳蹦又跳。
狗上房屋狂吠嚎,家猫惊闹往外逃。
鸡不进窝树上栖,鸽子惊飞不回巢。
老鼠成群忙搬家,黄鼠狼子结队跑。
冰天雪地蛇出洞,冬眠动物复苏早。
蜻蜓大群定向飞,蜜蜂群迁跑光了。
青蛙蟾蜍闷无声,鱼翻白肚水上跃。
野鸡乱飞怪声啼,蝉儿下树不呜叫。
园中虎豹不吃食,熊猫麂鹿惊惶嚎。
大鲵上岸哇哇哭,金鱼出缸笼乌吵。
人人观察找前兆,综合分析排干扰。
方法简单效果好,家家户户能做到。
据地震区群众反映:穴居动物比地面上的动物感觉灵敏,小动物又比大牲畜感觉灵敏。
当然,引起动物行为异常的因素很多。除了地震前兆因素可以引起动物的异常外,一些与地震前兆不相关的环境因素的变化,例如季节变化、气候变化、生活环境和条件的改变、饲养状况的变化、生物干扰、污染等公害以及动物本身的生理、疾病等原因,也会引起动物的异常反应,我们称之为“假异常”。在判断动物某种异常反应是否与地震有关前,要正确识别真假异常,这是十分重要的任务。另外,还要注意到,某地一次大地震后,特别是接连发生了多次余震后,动物的反应可能由于对震动习惯了,也就不太敏感了,这是需要提防的。
利用动物异常预报,还要把握以下几点:
1、越是接近临震,动物异常反应越是普遍、强烈。一般说,大震前一、二天,往往达到峰值,不但数量大、种类多,而且时间集中,地区分布广,并有向震中区逐渐集中的趋势。通常穴居动物异常出现较早,大动物出现较迟。
2、震前动物异常的范围和分布特点与当地的地质构造有着密切的关系。动物异常反应突出的地区,可能是未来大震的极震区、震中区和高烈度区(图三)。
3、一般说来,当震源较浅时,一个3级左右的地震就可能引起动物异常反应。地震震级增大,动物异常的种类、数量和反应程度也会相应增加。但也要注意:少震区,动物对异常比较敏感,多震区,则反应比较迟钝,这叫做动物对地震适应性。
植物异常与地震
 
1976年唐山7.8级地震前,唐山地区和天津郊区都出现了竹子开花、柳树枯梢和果树带果开花等异常现象。类似植物异常现象在其它一些大地震前也曾出现过。为什么在某些地震发生前的一段时间内会出现植物花期异常、重花重果、带果开花和非正常等异常现象?
我们知道,一次地震的孕育过程,总会伴随一系列物理和化学变化,其中一些变化很可能改变了植物的生长环境,从而促使植物在震前产生异常。例如:
1、大震前地下水氡含量往往发生较长趋势的异常变化,还可能会有其它微量元素,由于地壳的剧烈运动,沿着某些渠道被输送到地壳表层,它们被植物吸收后,可能打破植物正常的新陈代谢而表现出异常。
2、大震前,由于应力的作用,地下水会出现大面积的升降变化,“热异常”现象也不少见。这些变化对于植物来说,无异于“旱、涝”或季节的“冷、暖”变化,从而可能引起植物发生相应反应。
3、大震前,大地电位、电流以及电磁场往往出现程度不同的变化,这些变化也使得植物所处的外界环境发生了变异,对此,植物也可能会产生一些相应的变化。
但是,植物的异常变化不预示着一定要发生地震。这是因为许多外界条件的改变也可能造成植物物候期的异常,例如:旱、涝、低温等恶劣气候的影响;病虫害的影响;人为破坏、牲畜糟蹋等机械性损伤;移栽以及修剪不当;水土流失、肥料不足及管理不善等,都可能提前或推迟植物的生长过程,这些统称“假异常”。
所以当发现植物异常时,一定要认真分析,正确识别,切勿轻易肯定或断然否定。一般说,属于个别植株的异常多为假异常;同种树木成片出现花期异常,可能是该树种遭到了病虫害、药害等出现大片落叶所致,因而也常为假异常;°相当大的面积上出现了多种植物的异常反应时,要引起足够的重视,并结合当地的地质构造活动、其它各种宏观、微观前兆进行分析,从而做出正确判断。
还应指出,由于一般植物的生长需要一定的时间,因而植物的各种异常现象常常要在环境条件变化了一段时间后才会出现。因而这种反应不如动物异常敏感。所以植物异常这一参考因素,只有在进行中期或短期地震预报时,才有其特定的意义。
奇特光象与地震
 
由于地震活动而产生的发光现象,人们称之为地光。在临近地震的时刻出现得比较多,并以临震前十分钟出现的最多,但也有在震前或震后一段时间内出现的(几小时甚至一个多月)。
地光是五光十色的,兰里发白,有点象电焊火光那种颜色的较多,红色、紫红色的也不少,白、黄、橙、绿等色的也有。此外,还有平时少见的复合色。
地沟的形状也各式各样:有时以向笼罩大地的形式、范围很广地出现;有时以顶部如圆弧形,在黑夜里照亮了大地,可持续达几十秒钟;有时以条带状的形式划过长空,且有的表现为一闪而过,有的则能稳定一段时间;有时似火球、似焰火冉冉升空。
地光出现的方位也较有规律:震区地光多沿构造出现;外围区看到的地光似在震中方向;冒光、冒火团的点多分布在极震区或高烈度区。
大多数地光几乎与地震相伴出现,所以利用地光预防地震的关键在于及时发现和鉴别异常光象,准确抓住地光前兆,交采取正确的措施,是会有效的。实践中发现,地光的形态、颜色、出现时间三者之间有着密切的关系:震前早期出现的地光多无固定形态,以大面积天空泛白或发亮为主,光色不耀眼,变化不激烈,能维持较长一段时间;随着发震时间的迫近,不同形态的地光相继出现,亮度也随之强烈起来,各种形态转化激烈,瞬时出现又急速消失,颜色也不时变幻着。
值得注意的是,有相当一部分地光容易与大气中各种非地震因素引起的光象相混淆,从而使人们产生错觉,因此,必须加以确切的鉴别。要特别注意区分灯光、电弧光、城市上空的反射光、磷光、闪电、火流星、信号弹、焰火、电线短路等产生的光的干扰,以免引起不必要的慌张。
震前地声与地震
 
在震前数分钟、数小时或数天,往往有声响自地下深处传来,人们把这种声响称为“地声”。
地声以震前几分钟内出现者居多,震前几十天出现的极为少数。一次大震前,可以在相当广泛的范围内出现地声,甚至在远离震中300公里以外也能听见。地声的声响以声如闷雷的居多,还有的如机器轰隆、如汽车行驶、如狂风怒吼、如开山打炮等。而且就同一次地震而言,由于人们所处地区的不同,他们听到的地声也往往并不一致。可是,也发现,不同时间发生在某一地区的地震往往具有相似的声学特点,例如在山区或在基岩出露地区,震前地声比较明显;浅源大地震或地下水丰富的地区,震前都易于听到地声。以上这些,都可作为各地的防震减灾指挥机构在特殊情况下作出临震警报的参考。
按照地声的各种特点,可以大致判断地震的大小和远近。通常情况下地声发响很沉闷,地震就越大;发响很尖脆,地震就越小。根据地声传来的方向和从听到地声到感觉地震这段时间的长短,可以粗略地估计震中的方向和震距离越远;发响时间越短,震中距离越近;发响时间越长,则震中距离越远。
水库蓄水与地震
 
目前我省最大的库区――位于福州与南平之间的水口库区蓄水后,短短的几年时间,即发生地震1000多次,其中最大的一次为4.2级,震中集中在离大坝15公里的古田县水口镇湾口――前洋一带。
建于20世纪50年代后期的广东河源新丰江水库,在蓄水后不久也连续发生地震,其中最大的一次为6.1级。
类似情况国外也不鲜见。1962年建成的印度柯依那水库地区,当贮水量还没有达到总容量的一半时,地震便频频发生,终于在5年后的1967年12月,这里发生了一次6.5级地震,这是迄今为止,因水库蓄水引发的最大的一次地震。
据统计,至今全世界有20多个国家的50多个水库发生了这类地震,不过震级一般都不大,5级和5级以上的也不过十来次。但不论怎么样,水库引起地震却是个不争的事实。
那么,水库蓄水为什么会引起地震呢?其简单的解释是:不仅因为水库中水的重量增加了对那里的地壳的压力;同时还由于水向岩层里渗透所产生的力的作用;另外,也因为岩石中的水增多后,会改变其原来的性能,从而打乱了原有地壳中力的平衡。
当然,这仅是事情的一方面。而更重要的原因在于:由于水库多修建在峡谷之中,这种地形的出现,往往与断层减少,从而易于滑动。
因此,并不是水库蓄了水就会有地震,关键在于这里的地壳中有无可以活动的断裂存在,而水库蓄水只不过是 一种触发作用。我市东圳水库,库容量达4亿多方,不可谓之不大,但自1960年6月蓄水以来,经过整40年的风雨,至今仍然发挥着积极的效益,就是一个明证。
尽管水库蓄水引发地震是个客观的事实,但只要事先估计到它的可能性,采取工程上的预防措施,是可以保证水库及其库区周围群众安全无恙的。我省“九五”期间实施、“十五”期间将继续加强的“水口库区防震减灾工程”正是为达此目的而采取的实际措施。
特殊天象与地震
 
1918年广东南澳7.3级地震发生在农历正月初三,1966年河北邢台7.2级地震发生在农历三月初一,1976年唐山7.8级地震发生在农历七月初二,1986年台湾花莲7.6级地震发生在农历十月十四,1992年南日岛5.2级地震发生在农历正月十五,1999年台湾南投7.6级地震发生在农历八月十二,2001年印度古吉拉特邦7.9级地震发生在我国农历正月初三,……类似的例子不少,给人的印象是农历初一、十五及前后几天内,常发生地震。
这是为什么呢?简而言之,这是太阳、月亮这些天体对地球引力作用的结果。特别是月亮,由于它离地球最近,所以对地球的吸引作用也最强:它的引力不仅能使地球表面容易流动的海水发生潮汐现象,同时也能使固体的地壳发生和涨潮落潮类似的变化,形成所谓“固体潮”。当太阳、月亮、地球排成一条直线时,不管太阳、月亮都在地球的同一侧,或各在地球的一边,这时它们对地球的引力都是最大(见图四),初一(朔)、十五(望)正是这种状况。在这个时候,如果刚巧地球的某个部分临近发生断裂时,这种外来的力量(引力)尽管不大,但其微小的变化也有可能使之触发而产生破裂,造成地震。可见,初一、十五可能触发地震,但最根本的是那里的地下是不是存在将要发生地震的活动断裂等条件。也就是说,初一、十五并不都会发生地震,许多地震也并不是都发生在初一、十五。
“九星联珠”也是一种特殊的天象――水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星每隔若干年,会运动到太阳的一侧,这时人在地球上望长空,它们在天穹上的投影好象联成一线似的,这种现象就称为“九星联珠”(图五)。纵使这时可以达到它们影响的最大值,也只不过是月球对地球影响的万分之一而已。月球对地震的发生尚且起不到决定作用,其他行星当然也就不在话下了。因此,所谓“九星联珠”、“五星联珠”、“七曜同度”等特殊天象,都不过是天体运行中的正常现象,并无可怪之处,对地震没有多大影响,也不会带来毁灭性灾难。许多人经历过1982年的“九星联珠”,地球不是照样在转,人类不是照样生产、生活、生存吗?
地震灾害及其特点
 
一次大地震造成的灾害可分为直接灾害、次生灾害和诱发灾害(图六)。直接灾害是由于地震本身直接引起的,主要是强烈的地震动使建筑物遭受破坏、房屋倒塌造成人员伤亡和财产损失,这种损失约占所有地震灾害损失的95%。一般说,城市比农村直接灾害要严重,城市人口稠密,国有资产集中,地震灾害续发系列长,造成的灾害种类多,伤亡损失大,影响深广,震后,恢复需要较长的时间。而农村一般居住比较分散,人口密度普遍比城市小,生产与生活设施种类比较少,规模也不大,且布局比较比较分散,地震灾害续系列短,灾害种类少,经常损失相对要小,而且易于恢复。所以,我国确定:防震减灾工作的重点在城市。
地震的次生灾害一般是指强烈地震发生后,由震动的破坏后果而引起的一系列灾害,例如火灾、水灾、海啸、滑坡、泥石流和毒气、细菌、放射性污染等。就以地震火灾来说,多半是在房屋倒塌后火源失控引起的,加上由于消防系统受破坏,使火灾难以控制。1906年美国旧金山8.3级地震,全市50多处起火,大火烧了三天三夜,火灾损失比直接高出三倍,便是典型的例子。
诱发灾害是地震所引发的社会性灾害,主要是瘟疫、冻害和饥荒等。1556年陕西华县8级地震死亡83万多人,其中直接死于地震的10多万人,而死于震后瘟疫和饥荒的竟高达70多万人。现代社会,这类灾害当然不会象历史上那样严重,但由于社会的文明和发达,还会带来象计算机存储系统破坏、通讯中断、交通事故等严重的灾害损失。
随着人口的增加和现代化大都市的高密度发展,加上人类自身对环境的影响和破坏,各种自然灾害成灾强度日趋严重,仅在过去的20年中,包括地震在内的各类突发性灾害已造成300万人的死亡和数千亿美元的巨额损失。仅以我国统计,建国以来,地震死亡人数就占到各类灾害死亡总人数的54%。地震灾害确为群害之首。
那么,地震灾害具有哪些特点呢?
1、突发性强、压力大。地震孕育过程虽长,但往往在瞬间突然爆发,威力无比,使人猝不及防。
2、影响面广、社会影响大。一次大地震,往往使几十至几百平方千米范围受灾,涉及的范围则更要大得多。
3、持续时间长。不仅余震会持续几个月、几年,灾区的恢复重建也要延续很长时间。
4、强烈地震具有某种准周期性。一般来说,同一地点或地区相隔几十年、上百年或更长时间可能重复发生强烈地震。
5、有些地震的活跃地区是人口密集、社会经常发达的地区,这些地区发生的强烈地震造成的破坏和损失将更为严重。
6、因为强烈引起的火灾、水灾、环境污染等次生灾害严重。
7、地震灾害的大小和损失的程度与社会和个人的防震减灾意识及准备情况密切相关。
地震对建筑物的破坏作用
 
地震引起的地面运动对建筑物所起的作用,是一个复杂的问题,这好比在崎岖不平的路上行驶的汽车突然刹车时,由于惯性力的作用,车上乘客会猛烈感到上下跳动和水平晃动一样。这种由地震波所直接产生的惯性力,通常叫地震力。地震时,建筑结构除受到自重、人和器物载重等垂直静力作用处,还受到上下跳动和水平晃动的地震的作用。如果建筑物的各个部分经受不住地震力的这种作用,轻者被震裂或损坏,重者将导致破坏或倒塌。
一般说,建筑物不怕蹦,就怕晃。但是,在震及附近地区,地面上下跳动的作用也不可忽视,因为经过跳动,建筑物的各个部分被震松了,紧随着又受到水平晃动的影响,当然就更容易被破坏了。另外,建筑物的破坏还与水平晃动的方向有关:当东西方向时,东西干墙一般易倒,而南北墙则容易被拉裂,反之亦然。
正常情况下,当地震烈度在5度和5度以下时,对建筑物没有什么影响。6度时,质量较差的土坯墙、碎砖砌墙和年久失修的一般民房可能会遭损坏,甚至个别的会倒塌;而质量较好的房屋,一般只出现细小裂缝。7度时,老旧房屋多数会被破坏,少数倒塌;而少数质量较好的新建房屋会被破坏。8度时,大部分房屋会遭破坏,并会出现局部倒塌。9度时,大多数房屋会受到严重破坏和倒塌。10度和10度以上时,房屋严重破坏,普遍倒塌,造成巨大的自然灾害。
地震时,建筑物受到地震力的作用,除了与地震的强度、当地的地质条件以及建筑物的质量等因素有关外,还与建筑物的质量和质量的分布状况有关。
另外有一点应当指出的是:由于强烈地震时地下断层的错动和地面运动的结果,常会引起某些地表的破坏,如发生地裂缝、坍塌、滑坡等。而地震引起的火灾、水灾、海啸等次生灾害,也都会使建筑物受到破坏。
建筑工程与抗震设防
 
据统计,地震时90%至95%的人员伤亡是由于各种建筑物的倒塌造成的。因此,各种工程建筑和工程设施,包括工业建筑、民用建筑、大中小型企业工程、生命线工程等,保证工程质量和具备抗震设防能力是防震减灾的关键。
建筑物的抗震设防,指的是通过对建筑物进行抗震设计并采取抗震构造措施,来达到抗震的效果。抗震设防的依据是设计烈度。
建设工程抗震要做好三个环节的工作(图七)。
首先是选择有利抗震的场址和确定科学合理的抗震设防要求。新建工程要根据工程的重要程度、工程特点、使用年限等,参照《中国地震烈度区划图(1990)》,慎重选址并对场地进行地震安全性评价,在此基础上提出抗震设防要求。要极力避开地震活动断裂;避开易产生砂基液化的地区,如古河道、洼地、池塘、沙滩、沿海堆积平原等;避开陡坡、地下溶洞。这方面的教训是很多的,象摩洛哥的阿加迪尔市地下刚好是活动断裂的交叉处,结果1960年2月在距离市区仅几千米的地方发生了5.8级地震,全市总人口3.8万中,死1.31万人,伤1.2万人,伤亡率达70%以上,诸如墨西哥城、秘鲁首都利马和我国四川自贡市等,也都因为位于不利于抗震的地段而在地震时遭到严重破坏。
第二是必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行科学合理的设计。设计是抗震设防的中间环节。根据抗震设防要求,按照规范规定,选择科学合理的结构造型,采用抗震新技术,以增强建筑物的整体性、均衡性和稳定性,可以提高建筑物的抗震能力。
第三是必须按照抗震设计进行精心施工,确保工程质量。百年大计,质量第一,是基建施工部门应严格遵循的原则和起码的职业道德。为此,必须按照设计要求严格掌握所用建筑材料的规格和标准,将工作规范和质量标准贯穿于施工的全过程,加强质量监督和检查,确保建筑物的工程质量和抗震性能。
日本人把1995年1月阪神大地震比喻为偷工减料行为的展览会和曝光台:日本著名的清水建筑公司建造的3345平方米的9层公寓在这次地震中遭破坏不能使用,经检查发现,水泥梁应埋入7根钢筋却只埋入3根;一层交叉铺设的钢筋没有捆绑;三楼水泥柱中发现当年施工人员扔进的空饮料罐等,都给工程留下了隐患。在我国,类似这种忽视施工质量、擅自改变设计方案甚至采用劣质建筑材料而造成严重事故的建筑工程也曾一度泛滥,是该引起高度重视的了。