互动科普

1835年3月4日，达尔文看到刚刚发生过强烈地震的智利康塞浦西翁市时曾对天长叹：“人类用了无数时间与辛勤劳动建立起来的城市与文明，只在1分钟内就被彻底地毁灭。我对大自然在一分钟内就能造成如此巨大灾变的震惊程度却比对灾害受难者的同情来得更甚。”除了震惊与同情,每次地震的发生也令我们对地震的了解和认识更加深刻。

地震：猝不及防的灾难

地震时，地下传来震耳欲聋的巨大轰隆声（地声），大地在“嘎吱嘎吱”地撕裂。纵波先到，横波再达，而且横波比纵波的振幅更大。身处旷地，即使没有其他危险，人也必颠仆于地。地震中，出现地动山摇、石崩地裂、路断桥塌、房屋尽坍、人畜伤毙的恐怖景象。

汶川地震是位于青藏高原北部的松潘—甘孜地块沿龙门山中央断裂和前山断裂向四川盆地强烈推覆斜冲造成的。地壳运动产生的巨大的地应力不断地挤压地下约19千米深的震源体处的岩石，2008年5月12日14点28分，岩石突然崩溃，闭锁多年的龙门山断裂咆哮着迅速向北东45°方向传播，先打通了彭州市龙门山镇－绵竹市清平乡的断裂凹凸点，在这里右旋走滑分量有所加大。然后打通了北川县曲山镇－陈家坝乡和青川县马公乡－红光乡两处断裂凹凸点。龙门山断裂带在平通－南坝附近有较大的逆冲推覆分量，青川以北主要是右旋走滑运动（对断裂类型的解释详见本刊2008年第6期《是谁撼动了巴蜀大地》）。龙门山断裂在从映秀镇附近的震源形成后迅速向东北方向传播扩展的过程中相当于先后加过3次“油”，行进280公里，最后在川陕边境处由于能量耗尽而又无“油”可加才停了下来。整个破裂过程持续约90秒钟。龙门山断裂在震源形成后也向西南方向传了近20公里，但因遇到巨大障碍（可能断层区域太大实在逾越不了）阻止其继续前进，所以只持续了不到60秒钟。

5·12大地震使得四川省境内水库、水电站、堤防、涵闸等水利水电工程受到重创。据中国地震局马文涛等专家调查统计，在5·12大地震中受损的水库有1803个，其中有高危溃坝风险的379座，包括大型水库两座，中型水库36座。四川省过去水库抗震设防是在缺少长时间（大于3000年）地震记录资料的情况下制定的，完全没有预料到在龙门山地区会发生8.0级大地震，过去抗震设防的烈度比实际地震烈度低1～3度。5·12大地震彻底颠覆人们对龙门山地震活动的认识，势必在今后的工程建筑过程中提高抗震设防的程度。

微观震中与宏观震中

震源位于活动断层上，是岩石在应力作用下最先开始发生破裂的地方，因此也是地震波传播的起始点。震中是震源在地面上的垂直投影点，亦可以说震中是地震破裂最先到达地表的地方，震中及其周围地区往往是地面破坏最大的地方。震中周围几百到几千公里范围内的地震仪都能记录到纵波（P波）和横波（S波）到达的时间（国际时间），再知道每种波在岩石中传播的速度就可算出该地震台到震源的距离。据3个以上的地震台站的数据就能确定震中。用这种方法确定的震中称为仪器震中或微观震中，媒体上公布的地震的震中都是微观震中，通常以经度和纬度表示。

汶川地震的微观震中位置,中国地震局公布的是北纬31°，东经103.4°；美国地质调查局公布的是北纬30.989°，东经103.329°。离微观震中最近的居民点是汶川县漩口镇八角庙村的桂子坪，微观震中位于离桂子坪还有1.7公里的古溪沟的沟尾。

根据震后实地调查确定的地震破坏最严重的地区叫极震区，极震区的几何中心叫宏观震中。文献上提到的历史地震的震中其实系指宏观震中，因为古时候还没有精密的地震仪。这些古地震的震中是地震地质学家后来调查极震区时考证出来的。至于破坏最严重的标志则按具体情况而定，有的以房屋破坏程度来定，有的则以地表断裂错动的大小来定。

对于汶川地震这样的大地震，微观震中和宏观震中往往并不一致，微观震中只有一个，而宏观震中可能是一个，也可能是几个，沿着断裂带分布。汶川地震的宏观震中就有4个。

距离微观震中最近的一个宏观震中是汶川县漩口镇何家山牛眠沟蔡家杠村附近的一个叫“莲花芯”的山顶，GPS测量的地理坐标是北纬31.0456°, 东经103.4556°。牛眠沟里住的农民大多姓蔡，故名蔡家杠村，地震之后胡锦涛主席和温家宝总理都曾到过那里视察。

5·12大地震时，莲花芯里的龙门山中央断裂带中的花岗岩和花岗闪长岩在强烈地逆冲挤压和剪切作用下，瞬间发生无数脆性破裂，约400万立方米的白色岩石碎块和碎屑在短短的30～40秒内，从断裂带中喷涌而出，抛到对面山上的岩石碎块和碎屑将山坡上的泥土、森林、其他植被和悬岩一并击毁与震塌, 干的岩石碎屑流（和潮湿的泥石流不同）立刻将2000多米长的山谷填平，居住在莲花芯和牛眠沟里的几十户人家的房屋瞬刻被掩埋。5·12当天的目击者叙述说，地震时他们看见莲花芯山上的石头像挤牙膏一样喷射到空中, 然后落入山谷，碎屑流在瀑布处冲出莲花芯沟口（即上述的瀑布处），飞溅到对面200多米外的山坡上，再右转沿着牛眠沟向下游的岷江冲去，整个过程仅约2分钟。

野外地质考察发现，汶川大地震的4个宏观震中分别位于：汶川县映秀镇－漩口镇；彭州市龙门山镇－绵竹市清平乡；北川县曲山镇－陈家坝乡；青川县马公乡－红光乡。

汶川大地震在地表形成了两条大断裂，一条是龙门山中央断裂，即北川－映秀断裂；另一条是龙门山前山断裂，即安县－灌县断裂。

龙门山中央断裂从汶川县漩口镇何家山蔡家杠村，向北东45°，全长近300公里。此断层所经之地出现大量的山崩、滑坡、塌方、地裂、泥石流，超大规模的滑坡群彼此相连，滑坡面积占全部山坡面积的70%以上，部分地域甚至达90%以上，植被遭到大面积的破坏，居民区看不到完整的房屋，道路桥梁连毁，山坡上的农田丧失殆尽。山体塌方填平了沟谷，筑成碎石堤坝，阻塞河流，形成地震湖即堰塞湖，使其河流下游受到溃堤产生水灾的潜在威胁。

龙门山前山断裂在5·12地震中形成的地表破裂始于都江堰市的青城后山，全长近90公里,其运动以逆冲兼具右旋走滑为特征。

传统认定一次地震只需一个极震区，它的几何中心就是地震的宏观震中。5·12大地震从南到北共有4个极震区，这明显与传统的定义不同。传统的定义即地震点模型，认为地震的能量从一个点向外释放，而5·12地震的能量是从4个点向外释放的，这4个点处于同一个断裂面。所以，5·12地震的宏观震中实际上是一条延伸近270公里的断断续续的窄带。把5·12大地震的极震区误解为以地震仪测定的微观震中点为圆心的一个同心圆，客观上影响人们对灾区总体的认识。例如，5·12大地震后救援的大部队在开始时均往映秀聚集，救灾物资和大型工具也都运往映秀附近，而对北川、青川乃至甘肃文县的地震灾情严重估计不足，一定程度上影响了抗震救灾的效率和效果。

5·12大地震中，四川省广元市也是重灾区，其中的青川县是特重灾区。青川县红光、石坝、马公三乡是5·12大地震4极震区之一，地震造成山体大面积塌方，仅红光乡的东河口村就死了近800人，200多户人家被埋在浅则20米、深则100米的岩土层下。

天灾和福地做伴

地震在人类到来之前就已经存在了。地球年龄46亿年, 地震在地球上存在的时间至少已有44～45亿了, 地球冷却生成了脆性地壳, 在应力作用下就会在岩石中产生脆性断裂, 于是就有了地震。

世界上许多人口密集的地方也是地震相对频发的地方，例如，美国的加利福尼亚州、加拿大的温哥华地区、南美的西海岸、日本和中国的台湾。居住在这些地方的海边，不仅可能受灾于地震而且还可能遭遇海啸。为什么人们会选择地震多的地方居住呢？其实，“灾区”和“福地”是一枚硬币的两面。会发生地震的地方往往是地势起伏强烈、山青水秀、云霞低垂、植物青翠、气候温润、空气新鲜、自然景观美不胜收的地方，舒适常有，而震灾不常有，毕竟地震的休眠期比发作期长得多。权衡利弊之后，人们还是选择在这些地方居住。塔里木盆地里不会地震，但我们不会选择在沙漠里定居。所以，人类必须要学会和地震和谐共处。

中国人观光旅游的自然景点往往以“雄山、秀水、幽林、怪石”而闻名遐迩。我们在游玩中，一定要牢记这些地方或许是曾经发生过地震或其他地质灾害的地方，说不准随时都有发生强震的可能性。到过四川叠溪海子-松家沟的游客，无不为其“雄奇宁静的大山、碧绿娇美的海子”而赞叹，其实它是1933年8月25日7.5级叠溪地震形成的堰塞湖，它长1万多米，宽200～600米，面积3.4平方公里。这个堰塞湖由大小不一、上下相连的两个海子组合而成，中间是一段波浪翻滚的激流。地震那一天是农历七月初五，再过１０天就是叠溪古城一年一度的城隍庙会。届时，虔诚的羌人将向老天爷祈求平安。1933年8月25日下午3点50分30秒，地下一声巨雷，地动山摇，断层撕裂，建制于唐朝的千年叠溪古城陷落湖底，悬崖崩塌覆于其上,堵塞岷江，堰塞湖使方圆20多个羌寨淹没。

（本文发表于《科学世界》2009年第5期）