董浩天

摘要：物理學(xué)對很多中學(xué)生來說，感到的是枯燥、深奧，往往令人望而生畏.然而物理學(xué)與我們的生活密切相關(guān)，它延伸出的各種應(yīng)用不知不覺深入了生活的各個角落。地震是一個令人聞之色變的詞語，但就在我們的身邊，它延伸到了我們的生活。在我們的記憶當(dāng)中，滿目殘垣斷壁，處處痛苦絕望的人們，感到的是廢墟片片，留給人們的是無盡的哀傷。如果從生活走向物理，將物理與地震研究結(jié)合起來，便有可能實現(xiàn)地震預(yù)報，將地震帶來的損失與精神傷害減小到最大程度。物理與生活的有機(jī)結(jié)合將讓我們的生活更美好。

關(guān)鍵詞：物理應(yīng)用；地震；物理與生活

一、前言

提到“物理”一詞，不由地讓人敬畏，試卷上滑來滑去的小木塊、倒數(shù)發(fā)射的火箭衛(wèi)星、相對論多維空間等等，都會使人感到物理是聰明人的學(xué)科，學(xué)習(xí)物理很困難，學(xué)習(xí)的成果離我們很遙遠(yuǎn)。但事實上，物理來源于生活，物理中的許多問題就是生活中的問題，例如：蘋果為何一定會落地、月亮為何會繞著地球轉(zhuǎn)，磁場怎樣轉(zhuǎn)化為電流……通過物理我們我們揭開了大自然的一個個謎團(tuán)，闡釋了生活中的許多規(guī)律和現(xiàn)象，也為我們自己帶來了便捷舒適的生活。就連令人談之色變的地震也與物理有著不可分割的聯(lián)系，并且可以通過物理方法實現(xiàn)地震預(yù)測。

二、地震中地球物理方法的應(yīng)用

我國位于亞歐板塊的東南部，受到太平洋板塊、印度板塊以及菲律賓板塊的影響和互相作用，地震十分活躍。不管是1976年里氏7.8級的唐山大地震，還是近幾年的四川汶川地震、雅安地震，甚至是2014年8月3日的云南魯?shù)榈卣?，都給人類的生產(chǎn)和生活帶來了重大影響。人們不禁要問：人類何時才能夠成功預(yù)測地震災(zāi)害的發(fā)生，以減少傷亡和損失呢？伴隨著科技的不斷發(fā)展，人類在地震預(yù)報研究的道路上正不斷前行。但很少有人注意到這地震的原理及研究方法其實有很大一部分建立在物理學(xué)的基礎(chǔ)上，甚至物理學(xué)方法為地震的研究及預(yù)測做出了巨大貢獻(xiàn)。

中國的地震地質(zhì)研究目前采用的是物理方法。地質(zhì)學(xué)中采用了動力學(xué)方法來研究，1967年，Parmelee提出了土—結(jié)構(gòu)動力相互作用的計算模型，土一結(jié)構(gòu)相互作用問題的實質(zhì)是研究地基對結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的影響，是土動力學(xué)與結(jié)構(gòu)動力學(xué)的交叉學(xué)科.它將結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)作為互相藕連的體系來研究其在地震作用下的動力反應(yīng)，通過理論分析法、模型試驗法和原型測試法進(jìn)行研究。

研究重力異常也有一種地震研究的方法，目前科學(xué)界普遍認(rèn)為地震是地殼巖層受力后快速破裂錯動引起地表振動或破壞，而地殼運動會造成地球的重力場發(fā)生改變，所以通過測量和監(jiān)測地球的重力異常便可研究地震。另一方面①有了重力異常區(qū)域，就一定會有均衡調(diào)整，在這種均衡調(diào)整過程中，就有可能造成應(yīng)變能的積累。只要質(zhì)量轉(zhuǎn)移足夠，形成的重力異常足夠，能形成一定量的應(yīng)變能積累，就有可能引發(fā)地震，因此，重力異常也是地震產(chǎn)生的一個原因。總而言之，重力異常的均衡調(diào)整作用就是重力的作用，地幔對地殼的浮力作用。當(dāng)然，太陽、月亮及太陽系里的各個行星的引力作用也不可忽視，在各種因素作用下，地殼受力大于地震臨界點力，就會發(fā)生地震。

利用重力場，我國也進(jìn)行了絕對重力觀測技術(shù)的應(yīng)用②，通過對高精度的重力網(wǎng)的重復(fù)高精度的觀測，構(gòu)建出了中國大陸現(xiàn)今重力場變化圖像，反映了現(xiàn)今中國大陸地殼垂直運動的特征，也總結(jié)出了各地的構(gòu)造運動劇烈程度。為地震預(yù)報、海平面變化和地球動力學(xué)研究提供了信息。

在地震勘探中，人們注重了對“地震波”的研究，一是波傳播的時間與空間的關(guān)系，稱為運動學(xué)特征；另一是波傳播中它的振幅、頻率、相位等的變化規(guī)律，稱為動力學(xué)特征。前者是地震波對地下地質(zhì)體的構(gòu)造響應(yīng)，后者則更多地表現(xiàn)出地下地質(zhì)體的巖性特征，有時亦是地質(zhì)體結(jié)構(gòu)特征的響應(yīng)。上述兩種特征統(tǒng)稱為地震波的波場特征，通過研究地震波的波場特征，就能解決淺部地層和構(gòu)造的分布，確定巖、土力學(xué)參數(shù)等工程和水文勘探中所涉及到的地質(zhì)問題。

日本是地震多發(fā)國家，該國對于地震的預(yù)警有獨到深入的研究，也取得了研究成果。日本采用了地震動參數(shù)閥值報警方法③，一是加速度閥值，當(dāng)水平向合成加速度記錄超過預(yù)先設(shè)定的閥值，就發(fā)出地震警報；另一個是破壞烈度DI，即地震動豎向加速度和速度的內(nèi)積的對數(shù)，從物理意義上看，這是一個與功率相關(guān)的參數(shù)。通過結(jié)合另一個震源參數(shù)報警方法，在 2011年03月11日的“東日本大地震”中，監(jiān)測站成功預(yù)警，使新干線列車及時采取緊急制動，1min10s后最強(qiáng)地震到來，而新干線沒有一列脫軌，沒有發(fā)生人員傷亡。

就目前觀測結(jié)果來說，地震前后，會出現(xiàn)電磁異常，震中附近的地表、近地大氣層中存在異常電磁輻射現(xiàn)象，呈現(xiàn)脈沖式的磁場異常?；赜^中國盈江5.8級地震通過電磁監(jiān)測、功率譜計算及視電阻率和阻抗相位的計算，得出了一系列的變化特征，而進(jìn)而發(fā)生的緬甸7.2級地震則符合觀測得出的規(guī)律，說明臨震前電磁信號與觀測點的電極方位和信號的頻率有密切的關(guān)系。

三、結(jié)論

精確的地震預(yù)測可以有效地減輕地震中的人員傷亡和財產(chǎn)損失。如今，地震預(yù)測技術(shù)的研究已走出了實驗室，地震方法的應(yīng)用已多種多樣。隨著科技和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類成功預(yù)測地震指日可待。物理的研究與應(yīng)用將深入到了生活的各個方面，通過物理學(xué)研究，可以擴(kuò)展到地震的研究。運用重力場、電場、磁場、動力學(xué)、運動學(xué)及波的傳播等知識，可以將復(fù)雜的地動歸納出美麗的規(guī)律。通過地震的研究，物理學(xué)促進(jìn)了地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)的進(jìn)展，更為社會的和諧穩(wěn)定、人民安居樂業(yè)帶來數(shù)之不盡的好處。地震研究通過物理方法取得的成就，讓人們的地震預(yù)防更為及時和精確，最大限度保障了人們的生命財產(chǎn)安全。不得不說，物理與生活緊密相連，隨著時代的進(jìn)步，研究的深化，地球物理學(xué)在地震中的應(yīng)用會出現(xiàn)許多嶄新的成果，必將造福于人類。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖永巖.廣東海洋大學(xué)，地震形成原理.

[2] 張為民，王勇，周旭華.我國絕對重力觀測技術(shù)應(yīng)用研究與展望.

[3] 高曙德，湯吉，孫維懷.盈江5.8級和緬甸7.2級地怎錢電磁異常.