地震(earthquake)就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动.它就象刮风、下雨、闪电、山崩、火山爆发一样,是地球上经常发生的一种自然现象. 它发源于地下某一点,该点称为震源(focus).振动从震源传出,在地球中传播.地面上离震源最近的一点称为震中,它是接受振动最早的部位.大地振动是地震最直观、最普遍的表现.在海底或滨海地区发生的强烈地震,能引起巨大的波浪,称为海啸.地震是极其频繁的,全球每年发生地震约500万次,对整个社会有着很大的影响.
【地震现象】
地震发生时,最基本的现象是地面的连续振动,主要是明显的晃动.极震区的人在感到大的晃动之前,有时首先感到上下跳动.这是因为地震波从地内向地面传来,纵波首先到达的缘故.横波接着产生大振幅的水平方向的晃动,是造成地震灾害的主要原因.1960年智利大地震时,最大的晃动持续了3分钟.地震造成的灾害首先是破坏房屋和构筑物,造成人畜的伤亡,如1976年中国河北唐山地震中,70％～80％的建筑物倒塌,人员伤亡惨重.地震对自然界景观也有很大影响.最主要的后果是地面出现断层和地裂缝.大地震的地表断层常绵延几十至几百千米,往往具有较明显的垂直错距和水平错距,能反映出震源处的构造变动特征（见浓尾大地震,旧金山大地震）.但并不是所有的地表断裂都直接与震源的运动相联系,它们也可能是由于地震波造成的次生影响.特别是地表沉积层较厚的地区,坡地边缘、河岸和道路两旁常出现地裂缝,这往往是由于地形因素,在一侧没有依托的条件下晃动使表土松垮和崩裂.地震的晃动使表土下沉,浅层的地下水受挤压会沿地裂缝上升至地表,形成喷沙冒水现象.大地震能使局部地形改观,或隆起,或沉降.使城乡道路坼裂、铁轨扭曲、桥梁折断.在现代化城市中,由于地下管道破裂和电缆被切断造成停水、停电和通讯受阻.煤气、有毒气体和放射性物质泄漏可导致火灾和毒物、放射性污染等次生灾害.在山区,地震还能引起山崩和滑坡,常造成掩埋村镇的惨剧.崩塌的山石堵塞江河,在上游形成地震湖.1923年日本关东大地震时,神奈川县发生泥石流,顺山谷下滑,远达5千米.
【全球两大地震带】
环太平洋地震带：分布在太平洋周围,像一个巨大的花环,把大陆与海洋分隔开来.
地中海—喜马拉雅地震带：从地中海向东,一支经中亚至喜马拉雅山,然后向南经我国横断山脉,过缅甸,呈弧形转向东,至印度尼西亚,另一支从中亚向东北延伸,至堪察加,分布比较零散.
我国地处全球两大地震带之间,是一个多地震国家,地震带主要分布在：东南—台湾和福建沿海一带,华北—太行山沿线和京津唐渤地区,西南—青藏高原、云南和四川西部,西北—新疆和陕甘宁部分地区.
地震震级和烈度
地震研究部门在报道某地区发生的地震时,往往要冠以发生了XX级的地震,烈度达到X度等等.地震的震级和烈度并不是一回事.
震级是指地震的大小；是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的.
我国目前使用的震级标准,是国际上通用的里氏分级表,共分9个等级,在实际测量中,震级则是根据地震仪对地震波所作的记录计算出来的.地震愈大,震级的数字也愈大,震级每差一级,通过地震被释放的能量约差30倍.
烈度是指地震在地面造成的实际影响,表示地面运动的强度,也就是破坏程度.影响烈度的因素有震级、距震源的远近、地面状况和地层构造等.
一次地震只有一个震级,而在不同的地方会表现出不同的强度,也就是破坏程度.影响烈度的因素有震级、距震源的远近、地面状况和地层构造等.
一次地震只有一个震级,而在不同的地方会表现出不同的烈度.烈度一般分为12°,它是根据人们的感觉和地震时地表产生的变动,还有对建筑物的影响来确定的.
一般情况下仅就烈度和震源、震级间的关系来说,震级越大震源越浅、烈度也越大.
震级
震级是表征地震强弱的量度,通常用字母M表示,它与地震所释放的能量有关.一个6级地震释放的能量相当于美国投掷在日本广岛的原子弹所具有的能量.震级每相差1.0级,能量相差大约30倍；每相差2.0级,能量相差约900倍.也就是说,一个6级地震相当于30个5级地震,而1个7级地震则相当于900个5级地震.目前世界上最大的地震的震级为8.9级.
按震级大小可把地震划分为以下几类：
弱震震级小于3级.如果震源不是很浅,这种地震人们一般不易觉察.
有感地震震级等于或大于3级、小于或等于4.5级.这种地震人们能够感觉到,但一般不会造成破坏.
中强震震级大于4.5级、小于6级.属于可造成破坏的地震,但破坏轻重还与震源深度、震中距等多种因素有关.
强震震级等于或大于6级.其中震级大于等于8级的又称为巨大地震.
以上发震时刻、震级、震中统称为“地震三要素”.
地震烈度
同样大小的地震,造成的破坏不一定相同；同一次地震,在不同的地方造成的破坏也不一样.为了衡量地震的破坏程度,科学家又“制作”了另一把“尺子”一地震烈度.地震烈度与震级、震源深度、震中距,以及震区的土质条件等有关.
一般来讲,一次地震发生后,震中区的破坏最重,烈度最高；这个烈度称为震中烈度.从震中向四周扩展,地震烈度逐渐减小.
所以,一次地震只有一个震级,但它所造成的破坏,在不同的地区是不同的.也就是说,一次地震,可以划分出好几个烈度不同的地区.这与一颗炸弹爆后,近处与远处破坏程度不同道理一样.炸弹的炸药量,好比是震级；炸弹对不同地点的破坏程度,好是烈度.
我国把烈度划分为十二度,不同烈度的地震,其影响和破坏大体如下：
小于三度人无感觉,只有仪器才能记录到；
三度在夜深人静时人有感觉；
四～五度睡觉的人会惊醒,吊灯摇晃；
六度器皿倾倒,房屋轻微损坏；
七～八度房屋受到破坏,地面出现裂缝；
九～十度房屋倒塌,地面破坏严重；
十一～十二度毁灭性的破坏；
例如,1976年唐山地震,震级为7.8级,震中烈度为十一度；受唐山地震的影响,天津市地震烈度为八度,北京市烈度为六度,再远到石家庄、太原等就只有四至五度了.
地震纵波和横波
我们最熟悉的波动是观察到水波.当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱,以石头入水处为中心有波纹向外扩展.这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的.然而水并没有朝着水波传播的方向流；如果水面浮着一个软木塞,它将上下跳动,但并不会从原来位置移走.这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去,从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒.这样,水波携带石击打破的水面的能量向池边运移并在岸边激起浪花.地震运动与此相当类似.我们感受到的摇动就是由地震波的能量产生的弹性岩石的震动.
假设一弹性体,如岩石,受到打击,会产生两类弹性波从源向外传播.第一类波的物理特性恰如声波.声波,乃至超声波,都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递.因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩,同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过.在地震时,这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传,交替地挤压和拉张它们穿过的岩石,其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动,换句话说,这些颗粒的运动是垂直于波前的.向前和向后的位移量称为振幅.在地震学中,这种类型的波叫P波,即纵波,它是首先到达的波.
弹性岩石与空气有所不同,空气可受压缩但不能剪切,而弹性物质通过使物体剪切和扭动,可以允许第二类波传播.地震产生这种第二个到达的波叫S波.在S波通过时,岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同.因为S波涉及剪切而不是挤压,使岩石颗粒的运动横过运移方向.这些岩石运动可在一垂直向或水平面里,它们与光波的横向运动相似.P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合,使之不同于光波或声波的物理表现.因为液体或气体内不可能发生剪切运动,S波不能在它们中传播.P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在.
S波具有偏振现象,只有那些在某个特定平面里横向振动(上下、水平等)的那些光波能穿过偏光透镜.穿过的光波称之为平面偏振光.太阳光穿过大气是没有偏振的,即没有光波振动的优选的横方向.然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼睛,可使非偏振光成为平面偏振光.
当S波穿过地球时,它们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射,并使其振动方向发生偏振.当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时,称为SH波.当岩石颗粒在含波传播方向的水质平面里运动时,这种S波称为SV波.
大多数岩石,如果不强迫它以太大的振幅振动,具有线性弹性,即由于作用力而产生的变形随作用力线性变化.这种线性弹性表现称为服从虎克定律,是以与牛顿同时代的英国数学家罗伯特.虎克(1635~1703年)而命名的.相似的,地震时岩石将对增大的力按比例地增加变形.在大多数情况下,变形将保持在线弹性范围,在摇动结束时岩石将回到原来位置.然而在地震事件中有时发生重要的例外表现,例如当强摇动发生于软土壤时,会残留永久的变形,波动变形后并不总能使土壤回到原位,在这种情况下,地震烈度较难预测.
弹性的运动提供了极好的启示,说明当地震波通过岩石时能量是如何变化的.与弹簧压缩或伸张有关的能量为弹性势,与弹簧部件运动有关的能量是动能.任何时间的总能量都是弹性能量和运动能量二者之和.对于理想的弹性介质来说,总能量是一个常数.在最大波幅的位置,能量全部为弹性势能；当弹簧振荡到中间平衡位置时,能量全部为动能.我们曾假定没有摩擦或耗散力存在,所以一旦往复弹性振动开始,它将以同样幅度持续下去.这当然是一个理想的情况.在地震时,运动的岩石间的摩擦逐渐生热而耗散一些波动的能量,除非有新的能源加进来,像振动的弹簧一样,地球的震动将逐渐停息.对地震波能量耗散的测量提供了地球内部非弹性特性的重要信息,然而除摩擦耗散之外,地震震动随传播距离增加而逐渐减弱现象的形成还有其他因素.
由于声波传播时其波前面为一扩张的球面,携带的声音随着距离增加而减弱.与池塘外扩的水波相似,我们观察到水波的高度或振幅,向外也逐渐减小.波幅减小是因为初始能量传播越来越广而产生衰减,这叫几何扩散.这种类型的扩散也使通过地球岩石的地震波减弱.除非有特殊情况,否则地震波从震源向外传播得越远,它们的能量就衰减得越多.
