地震发生的原因是什么?地质学家解释了它们在哪里最常见以及为什么

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大大小小的地震, 每天都会发生 沿着像棒球接缝一样环绕世界的区域。大多数人不会打扰任何人,所以他们不会成为新闻。但时不时地,一场灾难性地震会给世界某个地方的人们带来可怕的破坏和巨大的痛苦。

十月。2023年12月7日,阿富汗历史名城赫拉特附近发生里氏6.3级地震, 超过1,000人 据估计,死在废墟中。随后是 又发生两次地震,同样强烈, ,十月。11 日和 10 月15.几周前,即九月二十一日。8、6.8级地震 动摇了古老的村庄 在摩洛哥阿特拉斯山脉,造成近 3000 人死亡。2023年2月,大面积 土耳其和叙利亚 连续发生的两次大地震使该国遭受严重破坏。

作为 地质学家, ,我研究引起地震的力量。这就是为什么一些地震带非常活跃,而另一些地震带在压力演变成灾难性事件之前可能会安静几代人。

地壳自相撞并分裂

地震是地球正常现象的一部分。它们随着形成地壳的构造板块的运动而发生。 行星的外层.

您可以将板块视为或多或少坚硬的外壳,它必须移动才能让地球散发出内部热量。

A world map shows dots for major earthquakes clustered along tectonic plate boundaries.
1960 年至 2023 年所有 5 级以上地震的地图清楚地显示了构造板块的轮廓。 美国地质勘探局/GMRT

这些板块承载着大陆和海洋,并且它们不断地在 慢动作崩溃 与彼此。寒冷而致密的海洋板块潜入大陆板块下方,并在此过程中返回地幔 称为俯冲. 。当海洋板块下沉时,它会拖拽其后面的所有物体,并在其他地方打开裂痕,裂痕被从地幔上升的热物质填充,然后冷却。这些裂谷是长长的水下火山链,被称为 大洋中脊.

地震伴随着俯冲和裂谷。事实上,这就是板块边界最初被发现的方式。

在 20 世纪 50 年代,当 全球地震台网成立 为了监测核试验,地球物理学家注意到大多数地震发生在相对狭窄的带状区域,这些带状区域要么是海洋盆地边缘的边缘(如太平洋),要么是直接切入盆地中部, 就像在大西洋一样.

他们还注意到,沿俯冲带发生的地震在大洋一侧较浅,但 深入大陆下方. 。如果以 3D 方式绘制地震图,它们会定义板状特征,追踪沉入地幔的板块。

Two images show a map of Japan, with the Pacific Plate evident to the east, and a side view of earthquake depths that highlight that subducting plate.
1980 年至 2009 年期间,太平洋板块俯冲到日本北部之下,发生了一万个地震地点。上图是侧视图,显示了地图上矩形下方的地震深度。 海梅·托罗, CC BY-ND

一个实验:地震是如何发生的

要了解地震期间会发生什么,请将手掌放在一起并用力按压。您正在模拟板块边界断层。每只手都是一盘,手的表面就是错。你的肌肉是板块构造系统。

现在,向右手添加一些向前的力量。你会发现,当向前的力克服了手掌之间的摩擦力时,它最终会猛烈地向前猛冲。突然向前猛烈的震动就是地震。

A map shows two creeks with abrupt shifts in their location over the fault.
谷歌地球图像显示,随着太平洋板块相对于北美向西北方向移动,小溪被南加州圣安德烈亚斯断层的运动所抵消。 海梅·托罗

科学家用所谓的“地震”来解释地震 弹性回弹理论.

快速板块每年移动高达 8 英寸(20 厘米),主要是由俯冲带下沉的海洋板块驱动的。随着时间的推移,它们会因板边界的摩擦而相互粘在一起。尝试的运动使板边界区域发生弹性变形,就像加载的弹簧一样。在某个时刻,积累的弹性能克服了摩擦力,板块向前猛烈地猛烈撞击,引发地震。

但是 板块驱动力 如果不停止,板块边界就会再次开始积累弹性能量,这将引发另一场地震——也许很快,也许在很远的将来。

在海洋中,板块边界狭窄且界限分明,因为下面的岩石非常坚硬。但在大陆内部,板块边界通常是宽阔的变形山地地形区域,其中有许多断层纵横交错。即使板块边界变得不活跃,这些断层也可能持续亿万年。这就是为什么有时地震发生在远离板块边界的地方。

地震,快的和慢的

断层的周期性行为使地震学家能够 统计估计地震风险. 。运动速度较快的板块边界,如环太平洋板块边界,弹性能迅速积累,有可能频繁发生大震级地震。

缓慢移动的板块边界断层需要更长的时间才能达到临界状态。沿着一些断层,大地震之间可能会间隔数百年甚至数千年。这使得城镇有时间发展,也让人们失去对过去地震的祖先记忆。

The few standing walls of a house are severely cracked. The roof is gone, and rubble lies on the floor.
10月10日,阿富汗赫拉特附近发生地震。2023 年 12 月 7 日,乡村房屋被震得四分五裂。 穆罕默德·巴拉布鲁基/中东图片/中东图片来自法新社

摩洛哥地震就是一个例子。摩洛哥位于边界 非洲板块和欧亚板块之间, ,它们慢慢地互相碰撞。

从北非阿特拉斯山脉一直延伸到比利牛斯山脉、阿尔卑斯山以及横跨南欧和中东的大部分山脉的巨大山脉带就是这次板块碰撞的产物。然而,由于摩洛哥附近的板块运动缓慢,因此大地震并不那么频繁。

阿富汗是 更容易发生地震. 。它有许多由印度与欧亚大陆碰撞造成的断层。古老而坚硬的印度板块在过去4000万年里一直深入欧亚大陆南缘。你可以从环绕印度两侧的山脉和地震中看到这种缓慢移动的碰撞的证据。

为大事做准备

关于灾难性地震的一个重要事实是,在大多数情况下,地震不会导致人员死亡,倒塌的建筑物才会导致人员死亡。

大多数美国人都听说过 加利福尼亚州圣安德烈亚斯断层 以及旧金山和洛杉矶的地震风险。圣安德烈亚斯断层沿线的最后一次大地震 袭击洛马普列塔, ,1989 年,旧金山湾区。其震级为 6.9 级,与摩洛哥地震相当,但死亡人数为 63 人,而死亡人数为数千人。这主要是因为美国这些地震多发地区的建筑规范现在,城市的设计是为了在地球震动时保持建筑物的站立。

海啸除外, ,地震移动海底时产生的巨大波浪,取代了上面的水。一场海啸袭来 2011年日本 无论沿海城镇的工程质量如何,都会造成可怕的后果。

不幸的是,地震科学家 无法准确预测何时 可能发生地震;他们只能估计危险。

本文最初发表于九月。2023 年 12 月 13 日,阿富汗再次发生强烈地震。

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