資源簡介

火山與地震
火山：
一．火山活動是一種自然現象，是地殼內深處物質活動的結果。火山噴出物在通道口積成錐形的山丘，叫火山錐。中國新生代的火山錐以白頭山火山錐最大，底面積300km2，相對高度差1600m，錐頂有火山湖，即著名的天池。
當火山強烈噴發時，火山氣體與灼熱的火山灰相混合豎直向上形成高大的蘑菇狀發光云，或形成斜向沖出貼近地面飛馳的灼熱的火山灰流，其溫度可達800℃，時速最高可達100km，火山氣體中70％～80％是水蒸氣（例如帕尼庫庭火山在1943年噴發時，僅一天就釋放出1.8×104t水）。
火山爆發會造成自然災害。但火山爆發后，在冷卻的熔巖上會長出植物，落在農田上厚厚的營養豐富的火山灰，能使土地更肥沃。
請問：火山氣體與的熱的火山灰的混合物為什么會豎直向上形成高大的蘑菇狀云柱？火山爆發為什么會影響氣候？我們應如何看待火山爆發造成的災害和火山爆發后出現的生機。
參考答案：
由于火山噴出的是高溫、高壓火山氣體與灼熱的火山灰的混合物，迅速地使它周圍的空氣升溫膨脹而又快速上升，并且依靠其噴出時的巨大初動能沖上高空而形成蘑菇云。在上升的過程中，由于同周圍低濕空氣的接觸，使得火山氣體與火山灰的混合物的溫度逐漸下降，到一定高度后，當與周圍氣體的溫度相同時，火山氣體與火山灰的混合物便向水平方向散開而形成蘑菇頂，從而形成一個完整的蘑菇云。
火山爆發時被噴發到高空中的大量火山氣體與火山灰，會隨風散布到很遠的地方。這些火山物質會遮住陽光，濾掉某些波長的光線。在較長的時間內導致氣溫下降、造成昏暗的白晝和狂風暴雨（甚至泥漿雨），有時會對全球性氣候造成影響。
火山爆發是宇宙演化過程中，地球內部運動變化從不平衡趨向新的平衡的形式之一，因此，火山爆發是一種自然現象，而不是世界末日。火山爆發這種能量集中釋放的運動，無疑會造成巨大的災害，但應看到火山爆發的同時也孕育著新的生機。此外火山爆發還可促進對火山的研究，加深對地球內部物質運動變化、火山爆發規律以及火山爆發后所孕育的生機的認識，有利于加強對火山爆發的預報和防范，最大程度地減小損失，合理開發利用火山爆發所提供的生機，重建家園。
地震
二．地震波是地震發生時由震源地方的巖石破裂產生的彈性波，它可在地球內部和地球表面傳播。地震時，同時從震源發出兩種類型的地震波：縱波和橫波。縱波的速度比橫波的速度大。地震的直接災害是由地震時的斷層錯動、地震波引起地面振動等所造成的。主要有：地面破壞，建筑物與構筑物的破壞，山體等自然物的破壞，地光燒傷等。
試討論，地震發生時：
1．距震中較遠處的觀察者最初和稍后的感覺有什么不同？位于震中附近處的觀察者有沒有這種感覺，為什么？
2．地震造成建筑物破壞的原因是什么？
參考答案：
1．由于震源位于地面以下的地層中，所以地震波中的縱波使地面上下振動，橫波使地面上的物體水平振動。又因為縱波的傳播速度較橫波快，因此，地震時距震中較遠處的觀察者的最初感覺是上下顛頗，稍后才感覺到水平晃動，接著所感受到的是縱波和橫波所引起的綜合振動。由于震中附近的縱波和橫波還來不及分離，因此該處的觀察者只能感覺到縱波和橫渡所引起的綜合振動。
2．地震波沖擊有垂直和水平兩個方面：縱波使建筑物受到垂直沖擊，發生上下顫動，使建筑物和地基產生橫向裂縫；橫波使建筑物受到水平沖擊，發生左右搖晃，使建筑物產生縱向裂縫和倒塌。橫波的振動很強烈，它是引起建筑物破壞的重要原因。震中附近的一些地面還會產生裂縫、錯動、沉降，如建筑物地基正好處于這些部位，建筑物就會遭到更大的破壞。
三．候風地動儀，又稱地動儀，是我國東漢時期，天文學家張衡（公元78～139年，如右圖所示），于陽嘉元年（公元132年）制成，是世界上第一臺地震儀。安置在洛陽白馬寺附近的“靈臺”。根據《后漢書》記載，地動儀是用精銅鑄成，圓徑8尺，合蓋隆起，像一個卵形酒博。體外附有八條龍，龍首對準八個方向，龍口內銜有鋼球，八只塔蛛括首張口居龍首之下。體內有一根長且細的錫柱，稱為“都柱”。都柱在儀體內居于頂天立地的位置。都柱旁有八組滑道，滑道通過杠桿連接龍頭，用以啟動機關。地震時，傾斜的都柱倒向地震方向的滑道，倒到盡頭時推動杠桿打開龍首，鋼球落入下面的蟾蜍口中（如右圖所示）。公元138年，地動儀記錄了距洛陽千里之外的隴西地震，這是世界上第一次用儀器測到的地震。
1．仔細觀察右圖，認識地動儀的內部構造：“都柱”的位置，安置的方式；杠桿的結構（杠桿的形狀、轉動軸位置）定位及啟動方式等。
2．試討論，當某地發生地震時，地動儀是怎樣指示震源方向的？
參考答案：
1．都柱在地動儀體內，直立于八條滑道的中間（如圖），由于重心較高，與底部接觸面小，所以穩定程度較差，受到震動將會以底部為軸，沿某一滑槽倒下。地動儀有八條龍，每條龍的龍首（龍口上顎）和配重b組成一個杠桿，杠桿的轉動軸為O。配重b的一端擱在l形的機關a上。
在右圖中，左側的機關為“關閉”狀態，右側機關b由于都柱傾倒擠壓而“打開”，b端下落，使杠桿逆時針轉動，龍口張開，擱置于龍口中的銅球落入下面的蟾蜍口中。
2．當某地發生地震，地震波傳到（縱波先到達）地動儀時，都拄將倒向震源方向（由于慣性，尤如車輛啟動時，人向后傾倒一樣），啟動指向震源方向的機關，使該方向龍口中的銅球落于蟾蜍口中，由此可以判斷震源的方向。
四．地球時時刻刻都處在運動變化之中。地球的運動變化，產生巨大的力，會使地下的巖層發生變形。開始，這個變形很緩慢；但當受到的力太大，巖層不能承受時，就會發生突然的、快速的破裂；巖層破裂所產生的振動傳到地表，就會引起地表的振動，這就是地震。
地震的發生是受著地質構造這個條件控制的。因此，地震的分布，多發生在那些活動構造體系內的活動構造帶上，而且主要分布在有活動斷層的地方。也就是說，地震的發生主要與活動斷層有關。
據統計，1998年全球共發生16次七級以上大地震，它們是：
次數 月 日 時間 地點 地理位置 震級
經度 緯度
1 1 4 14:11 新赫布里底群島 171.8 E 21.2 S 7.0級
2 1 30 20:16 智利 70.0 W 23.6 S 7.1級
3 3 15 03:40 伊朗 57.8 E 30.6 N 7.1級
4 3 25 11:12 南太平洋 152.6 E 62.9 S 7.7級
5 3 30 03:40 斐濟 178.8 W 16.7 S 7.0級
6 4 2 01:56 蘇門答臘 99.4 E 0.6 S 7.1級
7 5 4 07:30 琉球群島以南海中 125.6 E 22.7 N 7.0級
8 5 22 12:48 南美洲玻利維亞中部 65.4 W 17.6 S 7.0級
9 5 30 14:22 阿富汗、塔吉克斯坦交界 70.5 E 37.55 N 7.1級
10 7 16 19:56 所羅門群島 165.5 E 9.5 S 7.0級
11 7 17 16:49 巴布亞新幾內亞以北海中 144.5 E 0.8N 7.2級
12 8 5 02:59 南美洲厄瓜多爾 79.8W 0.2 S 7.4級
13 9 2 16:37 印度尼西亞以北海中 127.2 E 4.6 N 7.1級
14 9 4 01:38 智利近海 71.5 W 29.4 S 7.0級
15 11 9 13:3013:38 印度尼西亞班達海 129.7 E 6.8 S 連續2次7.1級
16 11 29 22:10 印尼蘇拉威西島東北 124.7 E 2.0 S 7.8級
根據上述資料，發生在日落（18時左右）后到次日清晨（06時左右）之間的地震有多少次；發生地震區域的北緯最高緯度和南緯最高緯度。
請根據所提供的資料和你們的統計，思考并討論：
1．為什么許多地震發生于晚間，這和月球的運動有沒有關系？
2．在地震史上，地球的南、北極地區還從未發生過任何級別的地震，這一奇異的地質現象一直是地質學界的一個未解之謎。你能否猜測這和兩極的特殊構成有什么關系？
參考答案：發生在日落（18時左右）后到次日清晨（6時左右）之間的地震有8次，占50％。
發生地震區域北緯的最高緯度是北緯37.5度，南緯的最高緯度為南緯62.9度。
1．月球的引力可引起海洋潮汐現象并不僅限于海水，固體地殼也同樣可以發生潮汐，只是我們一般很難發現而已。用精密儀器測量可以發現，在月球的引力作用下，固體地殼也可以有0.5米左右的潮汐振幅。地震雖然是地球內部運動的反映，但有時當它蓄勢待發而未發時，月球引力所產生的固體潮汐便起了“催化”的作用，使積蓄已久的地震能量一下子進發出來。
地震不僅多發生在夜間，而且還常發生在農歷初一、十五月相為朔、望的時刻。這也是因為在朔、望前后，月球的引力潮汐會達到較大值的緣故。如 1995年日本神戶地震正是農歷十七；1993年9月30日印度地震正是在農歷八月十五中秋佳節時發生；1976年7月28日唐山地震，則是農歷七月初二；1990年2月10日凌晨1點57分，太倉發生5.1級地震，正是農歷正月十五的元宵佳節。顯然這些都不是偶然的，而是有其內在的必然聯系。
2．美國的科學家經過30多年的觀測研究后認為，巨大的冰層是造成南極大陸和北極的格陵蘭島內陸地區沒有發生過任何地震的主要原因。據多年觀測統計，南極大陸和格陵蘭島的冰雪覆蓋面積分別達到90％和80％，且冰層厚度大。由于冰層的壓力，其底部幾乎處于“熔融”狀態，同時由于冰層面積大且份量重，在垂直方向產生強烈的壓縮，這種冰層形成的巨大壓力，與地層構造的擠壓力達到了平衡，因而不會發生傾斜和彎曲，分散和減弱了地殼的形變，所以無地震發生。
五．地震的發生與地球的結構有關。地球的半徑平均為6.371km。地球的內部構造很像個雞蛋，主要分三層。最外層相當于蛋殼的部分叫地殼，是由堅硬的巖石組成，在大陸地區較厚，平均為35km；海洋地區較薄，平均為6km。地殼下面相當于蛋白的部分叫地幔，約有2900km厚。地球中心相當于蛋黃的部分叫地核，它由外核與內核兩部分組成。
地球上的地震絕大多數發生在地殼里和地慢的最上部（幾十千米至幾百千米范圍內）。
按形成原因地震主要有四種類型：構造地震、火山地震、沖擊地震和誘發地震。其中前三種類型為天然地震。地震中構造地震破壞性最大。
①構造地震：由于地下深處巖層突然錯動、破裂而發生的地震。這類地震發生的次數最多，分布廣，破壞力也最大，約占全球地震數的90％左右。
②火山地震由于火山區地下巖漿活動，火山爆發時氣體爆炸以及巖漿噴發后火山底部巖層崩塌等現象引起的地震。火山地震數量少，約占全球地震數的7％左右。火山地震的能量小，主要分布在活火山附近，影響范圍較小。
③沖擊地震由于地下溶洞或礦井的頂部塌陷、巨大的山崩和滑坡等引起的地震。這類地震由于震源淺，能量小，引起的破壞也較小，約占全球地震數的3％左右。
④誘發地震由于人類活動，如大型水庫蓄水、深井注水、大型礦山等工業爆破、地下核爆炸等引發的地震，其本質屬于構造地震。誘發地震的最大震級不超過年5級。
1．通過查找資料（上網或到圖書館查閱文選資料），了解全球地震發生的頻繁程度，說明地震是地球上經常發生的一種自然現象。
2．大型水庫蓄水、深井注水為什么會誘發地震？
參考答案：
1．地球上每年大約發生50多萬次地震。不過絕大多數振動的能量都很小，我們感覺不到。能造成嚴重破壞的地震，每年全世界大約有一二十次。由此可見，地震和風、雨、雷、電一樣，是地球上經常發生的一種自然現象。
2．大型水庫在開始蓄水（深井注水）階段，往往會使地表受到極大的壓力，導致地殼局部有空隙、錯位的部位出現受力不均衡，使地下的巖層發生緩慢變形，從而誘發小規模、小范圍的地震。經過數次小地震的整合后，地殼局部有空隙、錯位的部位將變為緊密，受力均衡，就不會再發生地震了。
六．已知某地區在地表附近，縱波的傳播速率9.1km/s，橫波的傳播速率3.1km/s。在一次地震時，該地區的一位觀察者記錄到兩種不同震感之間的時間間隔為5s，那么觀察者與震源之間的距離為多少km？
參考答案：設觀察者與震源之間的距離是D則，由于速度公式 得： ，解得：D=23.5km
七．閱讀下列兩則材料：
材料一：9月21日，臺灣省花蓮西南發生7.6級地震，造成兩千多人死亡，數千人受傷，經濟損失巨大。
材料二：9月24日《周末》報道，去年廈門地震局通過科學分析認為臺灣可能在1999年進入一個地震活躍期，去年十月提交報告說：“（一）福建及其沿海地區1999年發生5.0至5.5級地震可能性較小，概率為0.3；（二）臺灣東部地區發生7.0級以上地震的可能性很大，概率為0.6。事實驗證了廈門地震專家的這次研究成果。
請回答問題：
1．臺灣發生此次地震的原因是什么？
2．世界上最早發明準確測定地震方位儀器的是哪個國家的科學家？
3．廈門地震局的準確預測體現了什么哲理？
參考答案：
1．臺灣和福建沿海是我國的主要地震帶之一。臺灣和福建沿海處于亞歐板塊和太平洋板塊的張裂地帶，兩大板塊的相撞擠壓，就容易形成和發生地震。（或答：地球應力引起地質構造發生變化而發生地震。）
2．發明地動儀的是中國東漢的科學家張衡。
人們發揮主觀能動性，是能夠認識客觀規律的；利用對規律的認識，預見事物發展的趨勢和方向，指導實踐活動，改造客觀世界；還可以限制某些規律發生破壞作用的范圍，使人們少受其害或危受其害。
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