地震的成因

促使地震發生的因素大致可分為自然和人工兩類。自然的地震主要是地殼移動或火山爆發所做成,人工地震可由人類活動而產生。世界大部分的強烈地震都發生於地殼板塊邊緣。著名的「環太平洋地震帶」位於歐亞及太平洋板塊的邊界,貫穿日本、台灣和菲律賓。

公元前2150年至2013年全球主要地震分佈圖
公元前2150年至2013年全球主要地震分佈圖
(圖片來源: International Tsunami Information Centre)

地震波與地震探測

監測地震的基本資料包括:發震時間、地震的震中、震源深度和地震震級。

地震發生後,其釋放的能量便會以地震波的形式向四方八面傳播出去。一般而言,地震的規模愈大,地震儀錄得的波幅愈高。又因為地震波在向外擴散的過程中減弱,所以在遠離震中的地方錄得的地震波幅較接近震中的地方為小。我們只要利用地震儀錄得的波幅,因應地震站與震中的距離作出調整,便可計算出地震的震級。

地震波主要分為兩類:一類在地球內部傳播,稱為體波(body wave),可再細分為縱波 (P 波) 和橫波 (S 波);另一類在地殼表面傳播,稱為面波(surface wave),以不同運動模式可再細分為洛夫波和雷利波。各類地震波的傳播速度不一,P波的速度最快 (5-7 公里/秒),S波次之 (3-4 公里/秒),面波則最慢 (2-3 公里/秒) ,但造成的震幅及破壞則以面波最大,S波次之,P波最小。從 P波和S波到達地震站的時間差,可推斷發震時間以及地震站與地震震中的距離,再根據不同位置的地震站所測量的P 波及S 波到達時間便可利用三角測量法計算出地震震中位置。

P 波、S 波及面波 (洛夫波、雷利波) 的不同運動模式
P 波、S 波及面波 (洛夫波、雷利波) 的不同運動模式
不同地震站所測量的P 波及S 波到達時間
不同地震站所測量的P 波及S 波到達時間
利用三角測量法計算地震震中位置
利用三角測量法計算地震震中位置

震級與烈度

所謂地震震級,是以一個數字表達該地震的大小(或稱規模),一般與釋放的能量有關。這個概念最初由黎克特先生(Charles Richter)於1935年提出。經過數十年的發展,現時計算震級的方法少說也有好幾十款。較常用的有四種,分別是本地震級Ml、體波震級mB、面波震級Ms和矩震級Mw。

本地震級Ml適用於震中較接近地震站的近震,計算出來的震級可稱為「黎克特制」震級 (http://www.hko.gov.hk/gts/equake/richter_c.htm)。現時地震海嘯監測中心普遍以體波震級mB、面波震級Ms或矩震級Mw等方法量度遠震。

某地點的地震烈度是指地震引致該地點地殼運動的猛烈程度。烈度是由震動對個人、傢具、房屋、地質結構等所產生的影響來斷定。包括香港在內的許多地方都採用修訂麥加利地震烈度表來表示烈度 (http://www.hko.gov.hk/gts/equake/mms_c.htm)。

地震探測裝置的原理

地震探測裝置是以靜止物件的慣性為運作原理。以下圖為例,由於在靜止時地震探測裝置中的懸垂的重錘在沒有外力的情況下會保持靜止,當地震波經過地震探測裝置時重錘對突然而來的震動會傾向不移動,但是緊貼地面的底板和支承框架則會隨地面移動。只要記錄重錘和底板或支承框架的相對運動便可以記錄地震波。

水平運動可由左圖的機械裝置探測;垂直運動則可由右圖的裝置探測
水平運動可由左圖的機械裝置探測;垂直運動則可由右圖的裝置探測

香港天文台地震監測

天文台自1921年起便開始使用長週期地震儀監測遠震。1979年在本港境內設立了短週期地震站網,開始監測香港及鄰近地區的地震活動。隨著科技的進步,天文台的地震站網不斷發展。現時,天文台在港島半山區寶珊道和尖沙咀天文台總部設有寬頻地震儀,用以監測全球地震,特別是可能在南海引發海嘯的地震。其中寶珊地震站是全球地震台網一百五十多個寬頻地震站之一,其記錄到的地震波數據透過位於美國的地震學聯合研究會實時提供予世界各地的地震海嘯監測中心使用。

香港地震台網
香港地震台網

天文台同時運作八個設有短週期地震儀的地震站,分別位於鶴咀、長洲、羗山、鉛礦凹、鹿頸、小欖、尖鼻咀和元五墳,與寶珊地震站和天文台總部地震站併合成十個台站的本地地震台網,有效測定震中在香港鄰近地區而引發本地有感地震的參數。部分地震站更設有加速度儀,用於記錄有感地震中的地面峰值加速度,有助判定地震在香港的烈度。

天文台的地震數據處理系統實時收集全球地震台網和香港地震台網記錄到的地震波數據,計算發震時間、震中位置及震級等地震參數。天文台亦接收來自國家海洋局、中國地震局、廣東省地震局、太平洋海嘯警報中心、西北太平洋海嘯諮詢中心、美國西岸及阿拉斯加海嘯警報中心、以及美國國家地質調查局所發出的地震和海嘯信息。

對於本地有感地震和震級較大的全球地震,天文台透過社交網絡和簡易資訊聚合向公眾發放地震速報,同時將地震速報透過手機短信和電子郵件提供予通信社、傳媒、有關的政策局和政府部門以及海外地震海嘯監測中心。此外,天文台亦通過政府新聞處向傳媒發出強地震報告和本地有感地震報告。

參考連結


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