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土耳其大地震之科普解答

来源:  发布时间:2023-04-11

当地时间26日凌晨,土耳其南部靠近叙利亚边境地区发生7.8级大地震,几小时后,另一场7.7级强震又袭来,之后更是余震持续不断,超过6000次。接连发生两次这样大震级的地震,在世界地震历史上也不多见。据土耳其总统埃尔多安312日在受灾最严重的哈塔伊省发表讲话时说,此次地震已导致至少4.8万人遇难。世界卫生组织官员更是称此次地震“破坏力相当于130颗原子弹爆炸”。

地震是如何形成的?为什么土耳其经常会发生地震?同时发生两次大震是什么原因造成的?预测地震为何一直是世界难题?目前人类掌握的抗震技术有哪些?地震来袭时该如何自救?……通过系列科普解答和展现,让我们再次感受大自然的威力及人类的不懈抗争。

 

成因探究:地震是如何形成的

 

地震,又称“地动”,是地壳在快速释放能量过程中造成震动并产生地震波的一种自然现象。

举个例子加以说明地震的成因:绝大部分地震的发生都是来自地下岩层的突然错动,而地下的岩层就好比是“一大把筷子”。在平时,这些“筷子”不断处于被某种巨大力量挤压的状态。当“筷子”不断弯曲达到极限,就会发生断裂,断裂的那一瞬间会产生很大的震动,从而将其弯曲时储存的能量释放出来。当这些能量被岩层传递到地表时就会造成地表的强烈震动,这就是被大众广为接受的“地震的来源”。

那么,不断挤压岩石的那股巨大力量究竟来自哪里?答案是来自板块运动!

板块运动实际上是在地球内核热量驱动下发生的。众所周知,地球分为地核、地幔和地壳3部分。可以认为,地核是一个拥有极高温度的炽热球体(某些区域的温度可能达到6000℃,与太阳表面相当),地幔则是一个类似橡皮泥的可塑性状态,而地壳则是坚硬的薄壳。

在地核加热下,地幔会产生热对流,即热的密度减低上涌,涌到表面变冷下沉,如此反复——漂浮在地幔上的地壳就在地幔的对流运动下发生运动,这就是板块运动的机制。就像吃火锅,火炉是地核,火锅汤是地幔,白菜帮子就是地壳,只要火炉不熄,火锅里面的白菜帮子会一直运动。

根据地理教材的说法,地球由太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极洲板块六大主板块组成,每个主板块又可分出很多次级板块。此次土耳其地震的“始作俑者”之一——东安纳托利亚断层线便是亚欧主板块内的两个次级板块(安纳托利亚板块和阿拉伯板块)的分界。

在地球内部积累的能量无法释放时,板块与板块之间就会相互挤压碰撞,从而造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂,积累的能量也会释放出来,并以地震波的形式向四面八方传播,从而形成了地震。

 

时事揭秘:土耳其为何大震频发,且此次连发两次

 

引起地震的原因有很多,但九成以上的地震,尤其是大地震,都是构造性地震,也就是由地壳岩层的运动造成的。

地理学上,土耳其有个响亮的名字,叫小亚细亚半岛,也叫安纳托利亚半岛。它处在亚洲的最西边,是欧亚的分界,北面是黑海,西面是爱琴海,南边是地中海,隔海相望就是非洲。绝对的好地方,战略要冲,自古必争。不过,成也位置,败也位置。安纳托利亚正是欧亚板块、非洲板块和阿拉伯板块交界的地方,自古就是地震最频繁的地区之一,40年来已经发生了9次大规模的地震。

要想揭秘为何土耳其这次连发两次大地震,就要先了解板块之间“冲突”的4种方式。第一种是“开裂”,即两个板块直接分裂各自“掉头”走。比如东非大裂谷就是非洲板块和印度洋板块开裂造成的真正意义上的“裂痕”。第二种是“俯冲”,即一个大陆板块和一个海洋板块往中间挤,密度导致海洋板块向下,大陆板块向上。如太平洋板块和欧亚板块挤压,太平洋板块俯冲下去形成马里亚纳海沟,欧亚板块则翘起来形成东南亚诸岛。第三种叫“堆挤”,即两个大陆板块挤在一起谁也不低头,喜马拉雅就是这么被“挤”出来的。第四种是“交错”,即走滑型地震,就像两辆对向行驶的汽车发生剐蹭,双方板块相对不用“攒太多劲儿”就可以交错,因此这一类型地震活跃的地区地震频率比较高。它就是此次造成土耳其连发两次主震的“罪魁祸首”——安纳托利亚板块和阿拉伯板块挤压,土耳其的两大断层带(北安纳托利亚断层带和东安纳托利亚断层带),在安纳托利亚板块向西的过程中,不断和旁边的两个刃发生交错,东安纳托利亚断层的“两岸”发生剐蹭,东安纳托利亚断层的南侧分支引发了当地时间26417分的地震,而1324分发生的那次地震是由东安纳托利亚断层的北侧分支引发的。这很可能是因为第一次强震释放的能量和应力场变化,导致北侧分支明显失稳,从而成为第二次强震的导火索。这种推测可以比较好地解释为什么罕见的共轭地震(同一时间双主震)在土耳其曾多次出现。

 

难题分析:为何地震预测如此之难

 

此次土耳其地震伤亡惨重,让人揪心。人们不禁又要问:为什么在科学技术飞速发展的今天,人类仍然无法进行较为准确的地震预测呢?

究其原因,难以预测地震的原因主要有3点:

第一是地球内部的不可入性。我们可以看到周围的事物,如蓝天、白云等,还可以利用火箭和卫星观测遥远的太空,但是,要进入地球内部就很难了。目前,人类最深的钻探达到1万米,采矿的矿井深几千米,而这只是地球半径的几百分之一和几千分之一。所以,自古以来就有“上天容易入地难”的说法。人类目前还不能身临其境深入地球内部,在高温高压状态下直接观察,也不能在地球内部设置安装观测仪器对震源直接进行观测,只能间接地通过地震波或电磁波等手段对地球内部进行观测研究。

第二是大地震的非频发性。大地震是一种发生频率较低的灾害事件,它的复发时间比人的寿命、比有现代仪器观测以来的时间长得多,这就影响了对于大地震现象的观测与经验规律的认知进展。一次大地震的孕育周期可长达数千年,而发震过程通常在几秒至几分钟内完成,发震时间自身存在的不确定性使得地震预测的精度无法满足人们避险减灾的现实需求。到目前为止,对大地震前兆现象的研究仍然处于一种总结研究阶段。

第三是地震物理过程的复杂性。地震是发生于极为复杂的地质环境中的一种自然现象,地震前兆出现、地震震源区地质环境及地震过程都是极其复杂多变的,这是一个非线性的过程。牛顿当年炒股破产后曾感慨:“我能计算出天体运行的轨迹,但无法计算人性的疯狂。”线性问题非常容易处理,一旦涉及非线性,其处理的难度往往比人们想象的要大得多。

地震预测作为一个既迫切要求予以回答、又需要通过长期探索方能解决的地球科学难题的确很棘手,但时至今日,科学家还在尝试解开这个难题。随着地震观测技术的进步和高新技术的发展与应用,地震预测研究迎来了历史性的机遇。依靠科技进步,科学家一直在努力强化对地震及其前兆的观测,开展以地震预测试验场为重要方式的地震预测科学试验,系统地开展基础性的对地球内部及对地震的观测、探测与研究,坚持不懈,这或许是一条实现地震预测的可操作之路。

 

技术探索:用于抗震救灾的代表技术有哪些

 

从科学上讲,地震预测探索途径有两个方向:

第一个方向是认识地震从孕育到发生的基本规律,探明地震发生的机理,动态探测地下特别是地壳内的结构和物性变化,获得像气象预测所用云图一样的“地下云图”,对地震孕育发生的过程做出准确识别。

第二个方向是寻找地震前出现且和地震发生有明确关系的自然现象,也就是所谓的地震前兆现象,利用现代传感器密集观测技术和大数据及人工智能技术,探寻和地震有关的现象,寻找地球深部圈层活动在地区表面、大气和外层空间的反应和机理,探索地震预测途径。

虽然人们现在还不能进入地球内部,但是却可以利用高新技术探测地球内部:地震波可以穿透地球内部,在传播过程中把地球内部的信息传递给设在地面的地震台。地球科学家利用地震波的这一性质探测地球内部,就像给地球“做CT”。这种探测方法被称作地球物理勘探。目前,地震学家正在利用这种方法探测地球的深部,探索地震发生时地壳的状态和变化,从而进一步探索地震的成因。

此外,如今许多国家都在建立预警系统,尝试利用现代电子通信检测地震,以求在地面震动前发送警报,争取宝贵的几分钟用于避难。举个例子,在2011年日本东北部的大地震中,震中附近的警报迅速到达373公里外的东京,为居民争取了大约1分钟的反应时间。

遥感技术作为当今抗震救灾的代表性技术被广泛应用。土耳其大地震发生后,为了迅速利用全球遥感卫星监测灾区,土耳其灾害和应急管理局于当地时间26日上午704分要求启动空间与重大灾害国际宪章,以便于在灾害情况下可以协调国外卫星,共享数据。中国也参与其中:中国商业航天公司天仪研究院第一时间安排巢湖一号卫星对地震灾区紧急成像,于土耳其当地时间26115分成功获取了震中周边区域雷达遥感影像;国家冰川冻土沙漠科学数据中心根据土耳其和叙利亚灾情,收集、制备基础地理数据、卫星遥感数据、人口数据、地形等应急响应科学数据。截至目前,中心已开放提供37个服务数据集,服务数据量约130GB;已发布“土耳其7.8级地震(20230206)科学数据应急响应服务”系统,系统提供数据的可视化展示、互操作以及数据下载功能,供相关应急、救援和研究部门使用。

 

冷知识:土耳其大地震后,松毛虫为何大规模出现

 

土耳其大地震过后,发生了一件让人称奇的事——舍尔纳克省遭遇前所未有的松毛虫侵袭。数以百万计的松毛虫爬满庄稼地,甚至房屋的墙壁、屋外的石头上也到处都是。很多人会问,这是什么原因造成的?

科学家分析,可能与地震导致的生态环境改变有关:地震会破坏土壤结构、植被和树木,致使生态平衡;也可能会改变一些昆虫的生存条件,例如土壤湿度、温度、光照等。一旦它们繁殖和生存的环境更加适宜,就会数量激增。松毛虫是一种常见的昆虫,它们通常生活在松树上,以树皮为食,因此也被称为“松皮虫”。在土耳其地震后,松树被大规模破坏,树皮和树枝落在了地面上,这为松毛虫提供了充足的食物和栖息地,使得它们的数量快速增加,形成了大规模的入侵现象。此外,松毛虫的繁殖速度非常快,一个成年松毛虫可以在短短几个月内产下数百个卵,这也是导致其数量激增的原因之一。

除此之外,一些专家也认为,全球气候变暖的趋势可能也助推了松毛虫大规模入侵。因为随着全球气温不断升高,松树生长期延长,松毛虫的寿命和繁殖数量也会相应增加。因此,土耳其地震后松毛虫大规模入侵的原因可能是多种因素综合作用的结果。

 

必备常识:地震来袭时该如何自救

 

此次土耳其两次连续大地震,第一次强震发生在凌晨,且在人口密集地区,民众普遍在熟睡;而第二次强震可谓雪上加霜,导致已经受损的大量建筑垮塌,使灾情进一步加剧。地震强度之大,世所罕见,是造成巨大灾难的直接原因;同时,当地房屋质量普遍较差,大量垮塌,也是造成灾难的关键因素。

地震来势凶猛,往往顷刻之间就会产生极大的杀伤力。地震发生时,慌不择路是大多数人遇害的第一原因。那么,地震发生,要如何正确自救? 

地震发生时谨记以下几“不要”:

1.如果你身处室内,千万不要滞留在床上;千万不要跳楼;不要到阳台上去;不要到外墙边或窗边;不要到楼梯间;不要乘电梯;如果在电梯里,应尽快离开,电梯门打不开时要抱头蹲下,抓牢扶手;不要到处乱跑,特别不要到楼道等人员拥挤的地方去;不要随便动用室内设施,包括电源、水源等,也不要使用明火。

2.如果你身处室外,要避开人流,不要乱挤乱拥,因为拥挤不但不能脱离险境,反而可能因跌倒、踩踏、碰撞等而受伤;远离狭窄的街道、危旧房屋及墙壁、雨棚、砖瓦木料堆放处等,选择开阔的地方蹲下或趴下,不要乱跑;不要躲避在高大建筑物或构筑物旁,如楼房,特别是有玻璃幕墙的建筑;不要躲避在过街桥、立交桥下;不要躲避在高烟囱、水塔下等;不要躲避在变压器、电线杆、路灯、广告牌、吊车旁等;震后不要轻易返回室内。

3.如果你身处野外,不要待在河边、湖边、海边,以防河岸坍塌而落水,上游水库坍塌下游涨水,或出现海啸;不要待在水坝、堤坝上,以防垮坝或发生洪水;不要待在桥面或桥下,以防桥梁坍塌时受伤;不要待在山脚下、陡崖边,以防山崩、滚石、泥石流等;不要待在陡峭的山坡、山崖上,以防地裂、滑坡等。

等待救援、实施救援及震后谨记以下几“不要”:

1.如果你被压在了碎砖瓦等杂物下,对于搬不动的碎砖瓦等杂物千万不要勉强,以防周围杂物进一步倒塌;不要大声哭喊,尽量闭目休息;不要勉强行动,待外面有人营救时,再按营救人员的要求行动。

2.实施救援时,当接近被埋压人时,不可用利器刨挖;扒挖时要特别注意分清哪些是支撑物,哪些是一般的埋压物,不可破坏原有的支撑条件,对人员造成新的伤害;对于不能自行出来者,应使其尽量充分暴露全身再抬救出来,不可强拉硬拽。

3.被压人员被救出后,不可让其突然过多进食、进水。

4.震后不要随便回到危房里去,因为余震随时可能发生;不要靠近废墟,那里可能有碎玻璃、钉子等,很容易使人受伤;无事不要到处逛,因为环境恶劣,爆炸、毒气泄漏、水灾、火灾等都有可能发生;不要随便喝生水,水可能已被污染;不吃不洁或腐烂变质的食物;不要随地便溺。

很多人感觉地震离自己很遥远,但是往往发生的时候却束手无策,这些关于防震减灾的知识是我们每个人都应当了解的,防患于未然,可以帮助我们在灾难降临时,最大限度地保护自己和身边的人!

(责编:黄雪霜)


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