1.构造地震
解释构造地震成因的假说最重要的有三个。
(1)断层说 地下局部岩层在构造应力作用下变形,当积累的应力超过其强度极限时,岩层快速破裂和错动,释放出所积累的能量,其中一小部分以弹性波的形式传播到地面就产生了地震。另外,原已胶结在一起的旧有断裂受应力作用,两侧岩体再次迅速错动是引发构造地震的另一种情况。能量的来源是原来岩石中所积累的位能——应变能。
由于断裂的产生和重新活动引发地震的解释——“断层说”(图1-2),是有大量科学依据的。“断层说”能较好地解释浅源地震,但对解释中、深源地震等存在一些不足,因此有学者又相继提出了“岩浆说”和“相变说”等。
图1-2 构造地震成因——“断层说”图解
(2)岩浆说 地下岩石由于条件的改变部分融为岩浆,使体积膨胀,挤压围岩并导致其破裂产生地震。这种成因其实与岩石的破裂也是分不开的,不过能量的来源主要是岩浆的化学能、热能和动能。
(3)相变说 地下物质在一定的温度和压力下,可以从一种结晶状态突然转变为另一种结晶状态,因而使体积骤然发生变化,这称为相变。如果相当大的区域发生了相变,则所造成的体积变化亦是可观的,因而导致了地震。能量的来源是矿物的结晶能。
观测表明,在活火山地区不能排除岩浆冲击的影响,但这种地震是局部的,震级也不大。对浅源地震来说,相变的物理条件似乎还不够,但对深源地震是可能的。
构造地震的数量最多,约占地震总数的90%。造成巨大灾害的主要是浅源构造地震,因而是人们关注和研究的主要对象。
2.火山地震
火山地震是由于火山活动时岩浆的冲击或热应力作用而引起的,有时地震的发生直接与火山喷发过程有关。在日本、印度尼西亚及南美等地的一些大火山带,一般都能观测到火山地震,但在我国很少见,云南西部腾冲地区的一些地震可能与火山活动有关。
火山地震约占地震总数的7%,此类地震的震源均较浅,一般强度也不大,波及的范围较小,多局限于火山附近数十千米范围内。
火山地区的地震并不都与火山活动有关,但构造地震对火山喷发也起一定的激发作用,例如1960年5月21日的智利大地震就引起了火山喷发。在这种情况下,火山活动就成为地震发生的后果。
3.塌陷地震
这类地震主要是受重力作用引起的,如洞穴崩塌和地层陷落等。在石灰岩广泛分布的地区,由于石灰岩易被地下水溶蚀,时间长久便形成大的溶洞或地下暗河。当空穴顶部结构承受不住上覆地层的重压时就会塌落下来,引起地震。一些矿区废旧矿井与巷道顶板的突然坍塌,也会引起轻微震动。
此外,诸如岩崩、滑坡以及陨石等巨大质量的自然物体突然撞击地面,均能引起地面震动。
塌陷地震不仅能量小,次数也很少,仅占地震总数的3%。在构造地震发生时也会有地层陷落与崩塌现象产生,引起的地面震动显然是构造地震的结果。
4.诱发地震
这类地震是指地下构造应力原处于相对平衡的地区,当受到某一外力作用后,破坏了其相对稳定的状态,发生构造运动引起的地震。水库蓄水、深井注水或人工爆破时所引起的地震即属此类,但为数甚少。
诱发地震中的水库地震,因其较为常见且有时能造成一定破坏,所以引人关注。世界上有不少国家发生过水库地震,记录到的最大震级是级。我国广东新丰江水库自1959年10月建成蓄水后就经常发生地震,其中最大一次是1962年3月19日的级地震。
与深井注水有关的地震活动最先发现于美国科罗拉多丹佛地区的一口深井(3674m)附近。当注水量加大时地震随之增加,注水量减少时地震也相应减弱。分析认为,向深井注水可能使岩石孔隙压力增大,降低了岩石的抗剪强度,导致破裂面滑动。国外一些油田由于注水采油也发生过小震活动。
较大型的地下核爆炸能诱发地震这一事实,在美国内华达州原子能实验场早已被人们所注意。最突出的例子是1968年12月的一次百万吨级的试验(相当于级地震)曾引起数千次余震。爆炸三周后仍有余震,震中最远距爆炸中心13km,震源最深达7km。20世纪60年代我国渡口矿山大爆破后也在该地区引发了~级小震序列。
上述水库蓄水、深井注水、地下核爆炸等人类活动诱发的地震,由于多是在工程实施一段时间后才出现的,且有些震中并非位于施工中心区,这显然与施工场地的地质构造条件有关,或该地区原本就已孕育地震,人类活动只不过起触发作用。