火山爆发和地震是常见的地质活动。地球的大型火山和大地震一般集中分布在板块边界沿线。由于板块的运动,板块边界之间出现消亡、生长、错动三种方式。板块内部也存在着地震活动,相对于板块边界,板块内部的频度不如板块边界。
世界火山和地震分布图
消亡边界(聚合边界)的火山和地震通常发生在板块相互碰撞的区域。
板块边界碰撞的地方往往是地震发生最多的地方。阿尔卑斯-喜马拉雅造山带和环太平洋造山带都有许多发生大地震的圈层。 尤其是环太平洋造山带,不仅地震次数最多,而且活火山也很多。
环太平洋造山带经常发生海沟型地震,它缓解了大洋板块俯冲到大陆板块下所造成的应变。 海沟型地震的特点是发生在离岸较深的震中。 震源较深的大地震集中分布在环太平洋造山带。
世界地震带分布
生长边界(扩张边界)的火山和地震发生在板块相互分离的区域。
在非洲东部的东非大裂谷和冰岛等扩张边界,虽然大地震并不多,但是活火山主要集中在扩张边界。原因是地幔从扩张边界形成的板块间隙上升所致。
在大西洋上的生长边界,岩浆从海底喷出,形成了山脊状地形,称为洋脊。活火山分布在冰岛上(世界上唯一一个海脊在地面上的地方)和非洲大裂谷。
东非大裂谷
错动边界的火山和地震发生在板块相互擦过的区域。
美国西海岸是著名的错动边界(变形断层)圣安德烈亚斯断层所在地,这里有多座活火山,经常发生震源较浅的地震。 变形断层是发生在地面可见断层上的直下型地震(即震源位置所在地发生的地震),因此其震源比海沟型地震的震源浅。
板块与火山地震分布
相对于板块边界来说,板块内部更加稳定,但仍然存在着复杂的地质活动,并且足以引发火山或地震。发生在板块内部的火山地震,称为板内地震。
夏威夷位于太平洋板块的中心,与板块边界活动无关,但仍有活跃的火山和地震活动。原因是夏威夷群岛的地表下的地幔有灼热的岩浆上升。夏威夷的火山活动发生时,也可能会引起火山型地震。
火山爆发示意图
2008年发生在四川省的汶川地震就是一次板内地震。2024年4月6日,美国纽约发生了4.8级地震,也是一次板内地震。
板内地震的原因很难确定,成因可能地下断层发生错位活动,也可能来自侵蚀、降雨、冰川融化等。板内地震数量少,难以量化,仍需要更多研究支持。
板内地震在数量上不如板块边界那么多,但造成的震级和烈度有高有低。
世界地形图与火山地震带
地震发生后可能还会引发其它类型的灾害,例如洪水、山体滑坡、海啸等。
发生在大洋之下的海沟型地震减轻了大洋板块俯冲到大陆板块之下的应变,通常是震源很深的地震,由于震源在海洋之下,造成海床下降或上升,地震可能产生海啸。
在1960年的智利地震中,海啸穿越太平洋,在震后约一天到达日本海岸,在三陆沿岸观测到6米高的海啸。 三陆海岸是一个海湾入口宽、背面窄的里亚斯海岸,其地形加强了海啸的威力。历史上海啸曾多次造成巨大损失,如2011年东北太平洋地震(东日本大地震)引发海啸,2004年印度洋地震引发海啸。
火山爆发
在板块边界之外的内陆地区也会发生浅层俯冲地震,原因是活动断层(即过去地震造成的现有断层)的移动。2008 年四川地震和1995年日本兵库县的阪神淡路大地震都是活动断层移动造成的直下型地震。当直下型地震发生在人口密集的城市地区,或城市地区靠近震中,可能会造成重大损失。
日本福岛地震和海啸后的情景
火山和地震活动不仅对人类社会造成影响,还会对生态系统产生长远的影响,包括动植物栖息地的破坏和自然资源的损失。人类在对火山活动的预测仍然受到限制,但预测的准确性不断提高。科学家们通过监测一系列地质变化来预测火山喷发,例如检测到岩浆活动引发地温升高、喷出的气体变多、火山口湖水位变化,还有检测到火山内部岩石破碎发出特定的次声波、火山周围的重磁电特征改变等。虽然有了这些技术和手段,预测火山活动然而极具难度。
地震示意图
相对火山活动的预测,对地震预测更难,目前的预测方法是利用地下温度、地球固体潮等地球物理参数的异常变化来预测地震,或者研究地质构造、断层活动历史等地质信息,评估地震潜在风险,或者观察动物行为、地下水位、气体排放等宏观异常现象。
地震云
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