第一章 对地震和火山的初步认识

地震

地震，中国古代又称地动，是一种会给人类生命财产造成严重损害的自然灾害。地震发生时，山摇地动、房倒屋塌，顷刻间可以毁掉一座城市；地震发生过程中,还常常伴随着巨大的轰鸣声，情景十分恐怖。由于地震对人类危害之烈，有关国际组织把它列为十大自然灾害之首。

天然地震主要分为构造地震和火山地震。地球上90%以上的地震是由地壳板块运动引起的，称为构造地震。火山爆发也可以引发地震，这类地震占全球地震数量的7%左右，称为火山地震。对于构造地震来说，每一次地震，震源深度都是不一样的。在地震学上，把构造地震分为浅源地震、中源地震和深源地震。到目前为止，世界上记录到的最深地震，其震源深度为786千米。

地球上的地震发生非常频繁，据现代地震仪器测定，地球上每年要发生地震500多万次。但是，并不是所有的地震能量都能传播到地表，即使能量能到达地表，往往由于能量削弱，我们也无法察觉到。而真正能够形成灾害的地震，是发生在地面以下70千米以内的浅源地震。

为什么会发生地震呢？这是地震学界研究的主要课题。1911年美国地震学家里德（H.F.Reid）通过对1906年旧金山大地震的研究，提出了弹性回跳假说，把地震的形成和断层活动联系起来。里德认为，地震的形成原因，是由于地壳中岩石发生了断裂错动，而岩石本身具有弹性，在断裂发生时已经发生弹性变形的岩石，在力消失之后便向相反的方向整体回跳，恢复到未变形前的状态。这种弹跳可以产生惊人的速度和力量，把长期积蓄的能量于霎那间释放出来，造成地震。[1]

弹性回跳假说是20世纪最有影响的地震成因理论，按照这一假说，大地震应该发生在地壳板块运动较强烈的地区，因此，地面上可观测到的构造差异运动的痕迹，就成了预测一个地区的地震危险性的一种判据。但事实上，大地震往往并不发生在有明显差异运动的地方。美国地震学家李克特在《地震学初步》中指出，真正伴有明确的成因断层的大地震，观测到的并不很多，典型的有日本浓尾地震（1891年）和美国的旧金山地震（1906年），但是更多的大地震是找不到成因断层的，看到的断层多半是次生的，即是说，它们是地震之“果”，不是地震之“因”。 1976年唐山大地震时，人们在震中区发现了很长的断层，但是在断层上打钻，证明它是很浅的。一个很浅的断层，即使很长，也未必能产生那样大的地震，所以它很可能只是地震的次生现象。

除弹性回跳学说以外，20世纪比较有影响的地震假说还有，日本松泽武雄提出的“岩浆冲击说”和美国学者布里奇曼提出的“相变说”等。但是，到目前为止，学术界提出的所有地震假说，都存在着一定的片面性或理论缺陷。也就是说，关于地震的机制问题，至今还没有给出一个全面合理的、令人满意的答案。

火山

火山，地下岩浆喷发于地表的现象。火山喷发的景象壮观而奇特，同时伴有惊人的破坏力量，它所造成的灾害程度与地震等量齐观。早在公元79年，意大利的庞贝城就毁于维苏威火山爆发。

火山爆发所造成的严重灾害，引起了科学家们对火山学研究的重视。自18世纪开始，特别是19世纪以来，科学家们开始从地球物理学的角度去探索火山的成因，先后提出了几种火山成因假说。

早期的地球散热说认为，地球由于不断散热使地壳冷却收缩，因此压迫地球内部的熔融体。熔融体的原体积相应缩小而产生强大的“弹力”作用。外部压力不断增加，地球内部的岩浆通过不同途径喷出地表，即形成火山爆发。与之相近观点的还有岩石粉碎说，它认为，地球由于逐渐收缩而产生强大的内压力，这种压力促使地球内部产生热能，并把岩石粉碎为熔融体。熔融体沿着地壳薄弱地带迸射而出，造成火山活动。鉴于世界火山带大都分布在太平洋、大西洋、地中海等大洋沿岸和岛屿上，人们提出了海水渗透假说，它认为，海水通过裂隙渗透到地壳下部的灼热岩浆区里，被蒸发为水蒸汽，产生极大的张力引起爆炸，并形成火山通道，迫使熔融的岩浆沿着火山通道喷出地表。

进入20世纪60年代以后，随着海洋科学的发展，人们在积累了大量地壳运动资料的基础上，创立了板块构造理论，于是一些科学家把火山活动与板块运动联系起来。

世界火山的分布是有一定规律的，绝大多数位于大陆与海洋的交界处，或大洋中脊及裂谷上。这些地区大多是板块的边缘，少数位于板块的中央。这样，地球上的火山，用板块学说的观点，可以分为板块边缘火山和板块内部火山。如环太平洋火山带都分布在太平洋板块的周围，是板块边缘火山；夏威夷火山位于太平洋板块的中央，就是板块内部火山。

火山成因的板块学说认为，在板块增生扩张地带，软流圈内的熔融岩浆不断上升涌出，因而形成了火山喷发。在板块的碰撞部位，其中有的板块被压迫下沉插入地幔之中，当下沉板块移动到软流圈时，由于来自地幔的热能和相邻板块的摩擦热能，使板块部分熔融，这部分熔融的岩浆就常常在压力作用下，上升喷溢于地表，造成火山爆发。

板块构造理论很好地说明了板块边缘火山的成因。但是，对于板块内部火山来说，板块学说却无法做出解释；因为这类火山位于板块内部，其形成与板块的运动无关。

如位于海洋板块中心的夏威夷群岛，地质学家称这些火山口为“热点”。热点并不随板块一起移动，始终固定于一点喷发；板块移动时，原来喷发过的地方随即成了死火山口，热点又在附近的地方喷发岩浆；随着板块的移动，热点就留下一连串的死火山口。目前全球已确定的热点有60多处，夏威夷群岛火山只是其中的热点之一。科学家们猜测，热点所喷发的岩浆，可能来自地幔内层，但尚不明白这些岩浆是怎样冒到地面上来的。[2]

除此以外，人们对板块成因假说还提出了许多疑问，为什么太平洋中脊的火山活动并不明显？为什么没有环大西洋的火山带？

总之，关于火山的成因和分布现象，还有许多疑难问题没有解决。人们对于火山活动的认识，仍处于探索之中。

地震和火山活动都属于一种突发性地质灾害，地震以大地震动为主，其能量主要来自于地壳的板块运动；而火山爆发则以岩浆喷发为主，其能量主要来自于软流圈中的岩浆流。二者之间毫无共同之处，然而，在全球范围内，二者的地理分布——地震带和火山带却惊人的相吻合，预示着地震和火山相伴而生；难道说，二者之间有什么联系吗？