[科普中國]-地震活動性

地震活動性（Seismicity）是指一定區(qū)域內(nèi)一定時期的地震活動特性，包括地震的時間、空間分布特點和地震頻度、地震強度的變化。研究地震活動性，主要是根據(jù)地震觀測系統(tǒng)測定的（或歷史資料中記載的）地震發(fā)生的時間、空間位置（震中和震源深度）和強度（震級或震中烈度）等基本參數(shù)并研究這些參數(shù)之間的相互關(guān)系。另外，也有人把震源參數(shù)的變化（如地震矩、應(yīng)力降、破裂性質(zhì)和震源機制解等的變化）作為地震活動性的一項研究內(nèi)容。

主要特征地震活動性是指所有地震活動時空分布等特點的總稱。 主要包括地震頻度、地震強度、地震活動圖像、地震活動周期性、地震圍空、地震條帶、波速比、b值、前震活動、余震活動等。對它的研究可為地震成因研究和地震預(yù)報提供依據(jù)，對于研究地質(zhì)構(gòu)造活動、地殼運動以及地球構(gòu)造等都具有十分重要的意義。隨著電子計算機、遙感技術(shù)等的應(yīng)用，地震活動性研究不斷深化，其應(yīng)用范圍更加廣泛。

早期研究早期的地震活動性研究側(cè)重于描述地震的地理分布和分析地震活動的區(qū)域特征。20世紀中葉以后，提出了地震預(yù)測的研究課題。人們?yōu)榱藢ふ掖蟮卣鸬那罢?，在地震活動性研究中也著重分析考察大地震前后中小地震的時空圖像。

地理分布地震活動的地理分布是不均勻的，某些地區(qū)地震活動相當(dāng)強烈，而在另一些地區(qū)，地震活動很弱。表示地震活動地理分布最常用的方法是將地震發(fā)生的地點和強度標示在圖上，繪制震中分布圖。從震中分布圖上可以看到，大地震往往只在某些特定的地區(qū)發(fā)生。地震活動頻繁而強烈的區(qū)域稱為地震區(qū)；許多大地震群集的狹長地帶，稱為地震帶。

區(qū)域特性區(qū)分不同地區(qū)或地帶內(nèi)一定時期大小地震頻度的比例關(guān)系。1944年，古登堡和里克特（C.F.Rich-ter），首先提出使用震級－頻度的經(jīng)驗公式來描述世界各地區(qū)地震活動性的差異，這個公式的常用形式為：lgN(M)=ɑ-bM，

式中N(M)是以震級M為中心的小區(qū)間（M±△M)在一定時期內(nèi)發(fā)生地震的次數(shù)；ɑ和 b是常數(shù)，ɑ表征在統(tǒng)計時間、區(qū)域內(nèi)的地震活動水平，b值表示該地大小地震數(shù)的比例關(guān)系，大地震數(shù)目相對多時，b值則小，b值大小和該地區(qū)的介質(zhì)強度以及應(yīng)力大小有關(guān)。古登堡等對全球地震統(tǒng)計得到：在環(huán)太平洋島弧地帶，ɑ和b值均高；大陸內(nèi)部，ɑ、b值較低。一個地區(qū)地震活動性的強弱也可以用單位時間內(nèi)單位面積所放出的地震波能量來衡量。1958年，蘇聯(lián)的里茲尼欽科（Ю．В．Ризничeнко）提出用地震活動度（單位面積內(nèi)發(fā)生相當(dāng)于地震能級10爾格的地震數(shù)）來表示一定地區(qū)內(nèi)不同地點地震活動性的相對強度。因此可結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造特征或震源機制解所顯示的斷層錯動性質(zhì)的構(gòu)造應(yīng)力場，表征區(qū)域地震活動特性。

分布圖像大地震發(fā)生前，在震中區(qū)或較大區(qū)域內(nèi)，有中小地震出現(xiàn)某種特征性的圖像，并以此作為大震的前兆來看待。這些特征性的圖像，可能是地殼內(nèi)部巖體應(yīng)力狀態(tài)變化的一種反映。仔細分析大震前的地震活動圖像，有助于了解地震孕育過程，以及估計未來地震發(fā)展趨勢。

時間分布

大地震前中、小地震活動逐漸增強，同時b值降低，在大震臨近發(fā)生時，中、小地震又出現(xiàn)暫時的平靜。最簡單表示大震前后地震時間序列的方法是繪制M-t圖，即在時間軸（t）上畫出一系列豎線表示發(fā)生一系列地震，豎線的高度表示震級（M）的大小。與此類似的還有 N-t圖和E-t圖，分別表示地震頻度和能量隨時間的變化。貝尼奧夫（H.Benioff）建議用應(yīng)變能釋放曲線（唙-t圖，又稱蠕變曲線）表示地震的時間序列，其優(yōu)點是可以借此估計地震序列的未來發(fā)展趨勢。地震時間序列的一般特點是，在一定地區(qū)內(nèi)，地震活動的起伏性和周期性，地震活動的活躍期和平靜期常交替出現(xiàn)。地震活動沒有嚴格的周期性，但一定地區(qū)內(nèi)大地震相隔若干年有重復(fù)發(fā)生的現(xiàn)象。例如中國1679年河北省三河、平谷大地震和1976年唐山大地震，時間相隔約為300年，與華北全區(qū)地震活動的重復(fù)期相吻合。在地震預(yù)報實踐中，有用數(shù)理統(tǒng)計方法從地震活動的時間序列中提取和分析地震周期，模擬某區(qū)帶內(nèi)地震發(fā)生的成叢模式等。

空間分布大地震震中周圍，中、小地震密集發(fā)生，形成環(huán)狀，而中心部分形成地震空區(qū)，也有的中、小地震排列成帶狀，或者形成兩個交叉的條帶，未來的大地震有可能在條帶的交叉點附近發(fā)生。日本茂木清夫發(fā)現(xiàn)，在相繼發(fā)生一系列大地震的某些地震帶上，若存在尚未發(fā)生大地震的空段，未來的大地震便可能在此活動帶的空段上發(fā)生。有些地區(qū)，大地震的震中互相連結(jié)，往往構(gòu)成一定形式的網(wǎng)絡(luò)狀分布；在另外一些地區(qū)，大地震的震中有向一定方向遷移或者在某個空缺部位發(fā)生的現(xiàn)象。這些地震活動圖像的形成和其構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，可能反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用過程，這些地震圖像的變化趨勢，也可能為地震預(yù)報提供信息。

全球分析60年代世界標準地震臺網(wǎng)（WWSSN）建立以后，才能較準確地測定全球的中等強度以上的地震，為全球地震活動性的研究積累了更為全面的資料。

對人類危害最大的是淺源大地震，據(jù)阿部勝征等人1980年統(tǒng)計，自1897～1977年的81年間全球共發(fā)生了震級（圖1)）的地震139次，1900～1952年期間平均每年發(fā)生震級（圖1）的地震為2.1次，在這期間共發(fā)生震級Ms≥8.5的特大地震4次。1953～1977年間全球大地震的頻度比前50年明顯的低，平均每年為1.2次。近25年來全球發(fā)生的特大地震是1960年智利地震和1964年美國阿拉斯加地震，震級分別為Ms=8.3，Ms=8.4。1976年中國唐山地震的震級為Ms=7.8，也被列入世界特大地震之列。

全球特大地震每年不過1～2次，而Ms>3.5的地震約有幾萬次，表表示平均每年全球發(fā)生各個震級區(qū)間的地震數(shù)及其相應(yīng)的地震能量。通常地震震級每提高1級，地震次數(shù)約增加6～7倍。對于Ms>8級的地震并不是按比例數(shù)遞降，而是急劇減少，這也許是由各地區(qū)巖石所能承受的最大強度決定的。

全球地震分布 1954年，古登堡和里克特利用當(dāng)時積累的近50年的儀器觀測資料，全面地論述了全球的地震活動性。后來，隨著資料的日益積累，對全球地震活動情況有了更為明確的認識，全球震中分布圖是美國海岸和大地測量局1961～1967年繪制的。全球地震分布和全球板塊構(gòu)造有著密切的關(guān)系，地震主要分布在板塊匯聚帶和擴張帶上。

環(huán)太平洋地震帶 地震主要集中在太平洋周圍巨大的太平洋板塊與周圍的大陸板塊碰撞交接處。這里分布著大部分淺源大地震和中深源地震，以及幾乎全部深源地震。地震分布從太平洋最北部的阿留申群島向東西兩個方向伸展；西經(jīng)堪察加、千島群島到日本，向南繞菲律賓海板塊分成東西二支；西支經(jīng)琉球群島、臺灣、菲律賓和蘇拉威西，東支經(jīng)小笠原群島、馬利亞納到澳大利亞以北的新幾內(nèi)亞島、新赫布里底，而后經(jīng)新西蘭與南太平洋相接；由阿留申群島向東經(jīng)阿拉斯加、加利福尼亞、墨西哥、加勒比海以東，再向南經(jīng)秘魯?shù)街抢?/p>

環(huán)太平洋帶上的淺源大地震的能量釋放約占全球總釋放能量的75%，中深源和深源地震約占90%，其中尤以日本、堪察加和南美的智利一帶為最強。這里不僅集中著大量淺源地震，中深源和深源地震也很活躍。這兩個地區(qū)釋放的地震能量分別占全帶地震能量的20%以上。

整個環(huán)太平洋帶上，中深源地震比較普遍，而深源地震只分布在新西蘭、新赫布里底、新幾內(nèi)亞島、巽他群島、蘇拉威西和棉蘭、菲律賓一帶，日本海到中國的吉林省也有深源地震分布。全球最深的地震深達 700公里左右，只在薩摩亞群島、巽他群島、蘇拉威西和棉蘭記錄到。

地中海-南亞地震帶 又稱歐亞地震帶。這條帶西起大西洋中的亞速爾群島，東到印度尼西亞。這里分布著除環(huán)太平洋帶以外的大部分淺源大地震和其余全部的中深源地震。淺源地震釋放的能量約占全球淺源地震總能量的20%左右，中深源地震能量占11%。自有近代地震儀器記錄以來，這里僅觀測到一次5級的深源地震，1954年3月29日發(fā)生在西班牙南部，震源深度在600公里以上。這一地震帶上的中深源地震在某些地區(qū)分布比較集中，如緬甸弧、興都庫什、羅馬尼亞的弗朗恰、愛琴海、意大利的西西里島北部等地區(qū)；淺源地震分布在一個相當(dāng)寬的地帶內(nèi)，常常在兩個碰撞帶的南北兩側(cè)，在寬達1000多公里范圍內(nèi)均有地震頻繁發(fā)生，這和環(huán)太平洋帶上的地震分布在一個狹窄地帶上有著顯著的差別。麥肯齊（D.P.McKenzie）曾解釋引起大陸內(nèi)廣闊地震分布的兩個可能原因：一是大陸地區(qū)有眾多的老斷層，后來重新活動；另一個原因是大陸板塊的巖石比海洋板塊具有更多的硅鋁質(zhì)、富硅酸成分（如花崗巖類），在低溫條件下更容易發(fā)生形變。在整個歐亞地震帶內(nèi)，地震活動最強的地方為帕米爾和阿薩姆地區(qū)，這里的地震不僅頻度高，且強度大。1897年和1950年分別在印度阿薩姆和中國察隅、墨脫一帶發(fā)生8.6級世界罕見的特大地震。

全球斷裂帶地震帶 某些地震活動主要集中在裂谷帶內(nèi)。震源深度均在30公里以內(nèi)，沒有深源和中深源地震，到現(xiàn)今記錄到地震的最高震級為7.5級，頻度也較低。裂谷在大陸、海洋和陸、洋過渡地帶都有。

①大陸斷裂帶 有東非裂谷、貝加爾裂谷、萊茵地塹裂谷等。這是大陸內(nèi)部地殼破裂的地方，常與第四紀甚至近代火山活動相伴隨。東非裂谷中地震活動性最強的是西裂谷帶，在20世紀初期有過強烈的地震活動，在坦噶尼喀湖南部1910年12月13日發(fā)生過Ms=7.3級地震，以后這一裂谷帶上只有6級左右的地震，且都集中在盧旺達一帶。蘇聯(lián)貝加爾裂谷也是大陸內(nèi)部有名的地震帶，20世紀最大的地震是1957年 6月27日發(fā)生在貝加爾湖東北端，震級為Ms=7.5的地震。1862年1月12日在貝加爾湖南部也曾發(fā)生過Ms=7.5的地震。歐洲萊茵地塹的地震活動性是不高的，近200年來有8次震級Ms=5.0～5.4的地震，記錄到的最大地震發(fā)生在1911年10月16日，Ms=6.25。盆地山脈裂谷帶是美國西部的重要地震帶，歷史上發(fā)生過多次7～7.5級的地震。

②洋脊裂谷帶 包括大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋中的嶺脊部分。這是近代板塊擴張的地帶，地震都發(fā)生在洋脊附近或轉(zhuǎn)換斷層處，成狹窄帶狀分布，這里的地震活動水平不高，震級小于7。1

③海洋與大陸間的過渡型裂谷帶 如亞丁灣、紅海、加利福尼亞灣地區(qū)，這類裂谷內(nèi)的地震頻度不高，最大地震約7級。

穩(wěn)定地區(qū)在大洋盆地內(nèi)部是由年輕的剛性強的洋殼組成，除上述洋脊弱震帶外，幾乎很少發(fā)生地震；在大陸內(nèi)部，如加拿大地盾、巴西地臺、西伯利亞地臺、北歐地臺、阿拉伯地臺和南極等，它們多系古老（前寒武紀）巖石組成的陸殼，這些地方很少或幾乎沒有大地震發(fā)生。

其他地區(qū) 在大陸內(nèi)部，或板塊內(nèi)部，如中國的華北地區(qū)、蒙古杭愛山區(qū)、澳大利亞、印度和美國東部地區(qū)都有地震。這些地震分布零散、頻度低，但強度高,有時會發(fā)生8級甚至個別到8.5級的地震。1

中國分析中國大陸內(nèi)部的地震多屬淺源地震，只在吉林東部一個很小的區(qū)域內(nèi)有深震。這是由日本海溝向西以30°傾角向下延伸過來的震源帶，深度可達600公里左右，震級一般為6～7級左右。中深源地震出現(xiàn)于臺灣的北部和東南部海域；在西天山南部、昆侖山和喜馬拉雅山一帶均有少量中深源地震，深度在100～200公里左右。

1900年以前在中國東部的山東、山西、河北、臺灣、寧夏、甘肅、云南和東南沿海等地，歷史上均曾發(fā)生過大地震。中國西部地區(qū)，如新疆、西藏、青海等地則很少有地震的記載，這顯然是由于文化不發(fā)達的原因。1900年以后的地震分布，就顯示了中國西部很高的地震活動性。兩相比較，東部地區(qū)遠不如西部地區(qū)頻繁，但是東部地區(qū)7級以上的地震近20次，歷史上有一些重要城鎮(zhèn)曾遭受地震毀壞。中國可劃分為23個地震帶。臺灣東部地震帶的地震活動性最高，從1926年到1975年的50年內(nèi)共發(fā)生震級Ms≥7的地震24次，相當(dāng)于全國同期地震的40%。西藏察隅地震帶和天山南部地震帶也具有相當(dāng)高的地震活動水平。滇東帶和康定甘孜帶上近百年來大地震頻繁發(fā)生。中國東部地區(qū)、山西帶和渭河帶歷史上均曾發(fā)生過非常強烈的地震，但是近一些年來，地震活動性不高，處于相對平靜狀態(tài)。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院