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关于地震波的分析探讨
地震发生时会产生纵波和横波两种震波，纵波先到作用时间短，造成地面上下震动，对建筑物的破坏力小；横波后到作用时间长，造成地面横向晃动，对建筑物的破坏力大。那么，纵波和横波为什么有先有后？为什么纵波作用的时间短破坏力小，而横波作用的时间长破坏力大？这些，我没有看到令人满意的通俗解释，往往看到的是一些专家学者的高深理论或数据说明，曾让我云里雾里、似懂非懂地迷惑了多年。通过认真反复地思考，后来渐渐明白了其中一些道理。下面，我来对此进行浅显通俗的分析探讨。 先从地球的构造谈起：地球是一个直径12756公里的星球，其外壳是由坚硬岩石组成的地壳，其厚度不均，大陆地壳的厚度为33~35公里（最厚处青藏高原为60~70公里），大洋地壳的厚度为7~8公里。地壳以下是熔岩组成的地幔，再下就是地核。这样来看，地壳仅仅是地球一层极薄的外壳，究竟薄到什么程度？我打一个直观的比方：假设将地球按比例缩小到一只标准篮球（直径246毫米）大小，则大陆地壳的厚度仅有0.675毫米（按35公里计算），大洋地壳的厚度仅有0.154毫米（按8公里计算）。如果我们再将地球按比例地缩小到普通鸡蛋（横向直径40~48毫米）大小，则大陆地壳的厚度仅有蛋壳（厚0.3~0.4毫米）的三分之一左右，而且很像一个布满裂纹的超薄“蛋壳”。可见，人们平常认为厚实的大地，其实像是漂浮在“岩浆洋”上的一层极薄极薄的“浮冰”。 人们公认板块漂移的碰撞和断裂是引发地震的重要原因，那么板块为什么会漂移？其实是由于地壳下面的岩浆流动造成。我们知道大洋中的海水有固定的洋流路径，同样“岩浆洋”中的岩浆也其固定的“洋流”路径，正是这些液态岩浆缓慢、长期的定向流动，造成了地壳板块的漂移和断裂。比如：板块的漂移碰撞造就了青藏高原，板块的漂移断裂形成了大洋底部的海沟和新地壳。 人们还知道地震发生时会产生纵波和横波，最先到达地面的是纵波，纵波是固体波，会引起地面上下震动。纵波是沿着地壳传播的震波，由于它是在坚硬的岩石中传播，所以传播速度快、消散的也快；同时其危害的范围较小、危害的程度也较轻。大家知道坚硬的固态物质，受激震动的时间短暂，比如：铜锣无论受到怎样的重锤敲击，震音都难以维持5秒钟以上。这就很容易明白：为什么只有在震中附近的人，才能感受到纵波引发的地面上下震动，并且震动时间很短的原因了。由于纵波只造成地面的上下震动，其震动方向与地面建筑物的承重受力方向一致，所以造成的危害相对较轻。但是，后续到来的横波就不同了，横波是液体波，会引起地面波浪式的震动。横波是沿着“岩浆洋”液面的上层传播的，它不仅传播的速度较慢，而且震荡延续的时间较长；就像水面激起的波浪一样起伏，一圈一圈地向外扩散，慢慢地才会消散。这种在“岩浆洋”液态表面产生的横波，当然会使得漂浮在“岩浆洋”上薄薄的地壳也随之波动。就像长满浮萍的池塘扔进一块石头，尽管撞击过程瞬间已结束，但浮萍随波逐浪的晃动要延续很久。可见横波造成的晃动不仅时间较长，而且对地面建筑物的横向作用力也大，造成的危害必然较大，山体坍塌和建筑物倒塌，基本上都是由于横波造成的。其实，纵波是地震能量的直接释放，尽管能量大，但很快就会被固态的地壳吸收，危害并不大。而横波是地震能量在液态岩浆中的间接传递，虽然能量相对较小，却由于液体对震动能量的吸收慢、传递远，其破坏力反而更强。正因为地壳厚度相对太薄，所以横波在“岩浆洋”液面形成的震荡对地面的影响最明显、也最强烈。假如地幔也是固态的话，就不会有横波产生；那么即使发生再强烈的地震，其纵波也不会带来太大的灾难。 另外，人们常将横波造成的地面波动说成是水平晃动，其实这是一个需要澄清的误解。不管地震的纵波还是横波，都没有造成地面的水平晃动或位移（山体崩塌滑移另当别论）。人们在地震中感觉到的晃动，其实不是地面的水平摆动或位移，而是地面波浪式起伏给人造成的错觉。由于地壳岩石的刚性结构，不论地震的威力有多大，都难以造成地壳的水平位移！试想：就连直接作用于地壳的纵波，也只能在震中附近造成地面的上下抖动，并没有造成地面的水平摆动；那么在液态岩浆中传播的横波，就更难造成地壳的水平位移了。因为“岩浆洋”液面在震荡起伏的过程中，岩浆本来就没有发生位移，又怎么可能带动地壳的位移呢？要知道巨大的印度洋板块，在“岩浆洋”的“洋流”终年作用之下，每年的位移量也仅有1~4厘米。至于地震造成地面开裂的现象，并不是地面发生了位移，而是地面在波浪式起伏过程中，发生变形留下的痕迹。大家知道地震时楼层越高晃动越大，这也恰恰表明地面只是在波动，并没有发生水平摆动或位移。如果晃动是因为地面水平位移产生的，晃动幅度与楼层高低的关系就不会太大，那么在高层能够感觉到的轻微晃动，在低层也应该同样能够感觉到。 我认为：普及地震知识，就是要对民众进行浅显易懂的宣传解释，高深的理论研究那是专业人员的事。我的见解可能有点独特，如有违背科学之处，敬请专家学者斧正！朋友，以上的分析解释透彻了吗？满意就支持一下。
南京 王树然 2008年5月24日 电子邮箱：njwsr@163.com 个人博客：http://njwsr.blog.china.com 版主“lhkcc58”先生： 感谢您将我的文章《风能来源的探究》在该论坛转载！顺便也让我发现了该专业论坛，现将本人前两年撰写的有关地震方面几篇文章在此论坛首次发表，请予指导！并希望与广大志同道合的网友共同探讨。 | 
匿名
发表于 2010-5-26 23:06
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发表于 2010-5-22 19:53
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