火山与地震

火山：

一．火山活动是一种自然现象，是地壳内深处物质活动的结果。火山喷出物在通道口积成锥形的山丘，叫火山锥。中国新生代的火山锥以白头山火山锥最大，底面积300km2，相对高度差1600m，锥顶有火山湖，即著名的天池。

当火山强烈喷发时，火山气体与灼热的火山灰相混合竖直向上形成高大的蘑菇状发光云，或形成斜向冲出贴近地面飞驰的灼热的火山灰流，其温度可达800℃，时速最高可达100km，火山气体中70％～80％是水蒸气（例如帕尼库庭火山在1943年喷发时，仅一天就释放出1.8×104t水）。

火山爆发会造成自然灾害。但火山爆发后，在冷却的熔岩上会长出植物，落在农田上厚厚的营养丰富的火山灰，能使土地更肥沃。

请问：火山气体与的热的火山灰的混合物为什么会竖直向上形成高大的蘑菇状云柱？火山爆发为什么会影响气候？我们应如何看待火山爆发造成的灾害和火山爆发后出现的生机。

参考答案：

由于火山喷出的是高温、高压火山气体与灼热的火山灰的混合物，迅速地使它周围的空气升温膨胀而又快速上升，并且依靠其喷出时的巨大初动能冲上高空而形成蘑菇云。在上升的过程中，由于同周围低湿空气的接触，使得火山气体与火山灰的混合物的温度逐渐下降，到一定高度后，当与周围气体的温度相同时，火山气体与火山灰的混合物便向水平方向散开而形成蘑菇顶，从而形成一个完整的蘑菇云。

火山爆发时被喷发到高空中的大量火山气体与火山灰，会随风散布到很远的地方。这些火山物质会遮住阳光，滤掉某些波长的光线。在较长的时间内导致气温下降、造成昏暗的白昼和狂风暴雨（甚至泥浆雨），有时会对全球性气候造成影响。

火山爆发是宇宙演化过程中，地球内部运动变化从不平衡趋向新的平衡的形式之一，因此，火山爆发是一种自然现象，而不是世界末日。火山爆发这种能量集中释放的运动，无 疑会造成巨大的灾害，但应看到火山爆发的同时也孕育着新的生机。此外火山爆发还可促进对火山的研究，加深对地球内部物质运动变化、火山爆发规律以及火山爆发后所孕育的生机的认识，有利于加强对火山爆发的预报和防范，最大程度地减小损失，合理开发利用火山爆发所提供的生机，重建家园。

地震

二．地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波，它可在地球内部和地球表面传播。地震时，同时从震源发出两种类型的地震波：纵波和横波。纵波的速度比横波的速度大。地震的直接灾害是由地震时的断层错动、地震波引起地面振动等所造成的。主要有：地面破坏，建筑物与构筑物的破坏，山体等自然物的破坏，地光烧伤等。

试讨论，地震发生时：

1．距震中较远处的观察者最初和稍后的感觉有什么不同？位于震中附近处的观察者有没有这种感觉，为什么？

2．地震造成建筑物破坏的原因是什么？

参考答案：

1．由于震源位于地面以下的地层中，所以地震波中的纵波使地面上下振动，横波使地面上的物体水平振动。又因为纵波的传播速度较横波快，因此，地震时距震中较远处的观察者的最初感觉是上下颠颇，稍后才感觉到水平晃动，接着所感受到的是纵波和横波所引起的综合振动。由于震中附近的纵波和横波还来不及分离，因此该处的观察者只能感觉到纵波和横渡所引起的综合振动。

2．地震波冲击有垂直和水平两个方面：纵波使建筑物受到垂直冲击，发生上下颤动，使建筑物和地基产生横向裂缝；横波使建筑物受到水平冲击，发生左右摇晃，使建筑物产生纵向裂缝和倒塌。横波的振动很强烈，它是引起建筑物破坏的重要原因。震中附近的一些地面还会产生裂缝、错动、沉降，如建筑物地基正好处于这些部位，建筑物就会遭到更大的破坏。

三．候风地动仪，又称地动仪，是我国东汉时期，天文学家张衡 （公元78～139年，如右图所示），于阳嘉元年（公元132年）制 成，是世界上第一台地震仪。安置在洛阳白马寺附近的“灵台”。根据《后汉书》记载，地动仪是用精铜铸成，圆径8尺，合盖隆起，像一个卵形酒博。体外附有八条龙，龙首对准八个方向，龙口内衔有钢球，八只塔蛛括首张口居龙首之下。体内有一根长且细的锡柱，称为“都柱”。都柱在仪体内居于顶天立地的位置。都柱旁有八组滑道，滑道通过杠杆连接龙头，用以启动机关。地震时，倾斜的都柱倒向地震方向的滑道，倒到尽头时推动杠杆打开龙首，钢球落入下面的蟾蜍口中（如右图所示）。公元138年，地动仪记录了距洛阳千里之外的陇西地震，这是世界上第一次用仪器测到的地震。

1．仔细观察右图，认识地动仪的内部构造：“都柱”的位 置， 安置的方式；杠杆的结构（杠杆的形状、转动轴位置）定位及启动方式等。

2．试讨论，当某地发生地震时，地动仪是怎样指示震源方向的？

参考答案：

1．都柱在地动仪体内，直立于八条滑道的中间（如图），由于重心较高，与底部接触面小，所以稳定程度较差，受到震动将会以底部为轴，沿某一滑槽倒下。地动仪有八条龙，每条龙的龙首（龙口上颚）和配重b组成一个杠杆，杠杆的转动轴为O。配重b的一端搁在l形的机关a上。

在右图中，左侧的机关为“关闭”状态，右侧机关b由于都柱倾倒挤压而“打开”，b端下落，使杠杆逆时针转动，龙口张开，搁置于龙口中的铜球落入下面的蟾蜍口中。

2．当某地发生地震，地震波传到（纵波先到达）地动仪时，都拄将倒向震源方向（由于惯性，尤如车辆启动时，人向后倾倒一样），启动指向震源方向的机关，使该方向龙口中的铜球落于蟾蜍口中，由此可以判断震源的方向。

四．地球时时刻刻都处在运动变化之中。地球的运动变化，产生巨大的力，会使地下的岩层发生变形。开始，这个变形很缓慢；但当受到的力太大，岩层不能承受时，就会发生突然的、快速的破裂；岩层破裂所产生的振动传到地表，就会引起地表的振动，这就是地震。

地震的发生是受着地质构造这个条件控制的。因此，地震的分布，多发生在那些活动构造体系内的活动构造带上，而且主要分布在有活动断层的地方。也就是说，地震的发生主要与活动断层有关。

据统计，1998年全球共发生16次七级以上大地震，它们是：

根据上述资料，发生在日落（18时左右）后到次日清晨（06时左右）之间的地震有多少次；发生地震区域的北纬最高纬度和南纬最高纬度。

请根据所提供的资料和你们的统计，思考并讨论：

1．为什么许多地震发生于晚间，这和月球的运动有没有关系？

2．在地震史上，地球的南、北极地区还从未发生过任何级别的地震，这一奇异的地质现象一直是地质学界的一个未解之谜。你能否猜测这和两极的特殊构成有什么关系？

参考答案：发生在日落（18时左右）后到次日清晨（6时左右）之间的地震有8次，占50％。

发生地震区域北纬的最高纬度是北纬37.5度，南纬的最高纬度为南纬62.9度。

1．月球的引力可引起海洋潮汐现象并不仅限于海水，固体地壳也同样可以发生潮汐，只是我们一般很难发现而已。用精密仪器测量可以发现，在月球的引力作用下，固体地壳也可以有0.5米左右的潮汐振幅。地震虽然是地球内部运动的反映，但有时当它蓄势待发而未发时，月球引力所产生的固体潮汐便起了“催化”的作用，使积蓄已久的地震能量一下子进发出来。

地震不仅多发生在夜间，而且还常发生在农历初一、十五月相为朔、望的时刻。这也是因为在朔、望前后，月球的引力潮汐会达到较大值的缘故。如 1995年日本神户地震正是农历十七；1993年9月30日印度地震正是在农历八月十五中秋佳节时发生；1976年7月28日唐山地震，则是农历七月初二；1990年2月10日凌晨1点57分，太仓发生5.1级地震，正是农历正月十五的元宵佳节。显然这些都不是偶然的，而是有其内在的必然联系。

2．美国的科学家经过30多年的观测研究后认为，巨大的冰层是造成南极大陆和北极的格陵兰岛内陆地区没有发生过任何地震的主要原因。据多年观测统计，南极大陆和格陵兰岛的冰雪覆盖面积分别达到90％和80％，且冰层厚度大。由于冰层的压力，其底部几乎处于“熔融”状态，同时由于冰层面积大且份量重，在垂直方向产生强烈的压缩，这种冰层形成的巨大压力，与地层构造的挤压力达到了平衡，因而不会发生倾斜和弯曲，分散和减弱了地壳的形变，所以无地震发生。

五．地震的发生与地球的结构有关。地球的半径平均为6.371km。地球的内部构造很像个鸡蛋，主要分三层。最外层相当于蛋壳的部分叫地壳，是由坚硬的岩石组成，在大陆地区较厚，平均为35km；海洋地区较薄，平均为6km。地壳下面相当于蛋白的部分叫地幔，约有2900km厚。地球中心相当于蛋黄的部分叫地核，它由外核与内核两部分组成。

地球上的地震绝大多数发生在地壳里和地慢的最上部（几十千米至几百千米范围内）。

按形成原因地震主要有四种类型：构造地震、火山地震、冲击地震和诱发地震。其中前三种类型为天然地震。地震中构造地震破坏性最大。

①构造地震：由于地下深处岩层突然错动、破裂而发生的地震。这类地震发生的次数最多，分布广，破坏力也最大，约占全球地震数的90％左右。

②火山地震由于火山区地下岩浆活动，火山爆发时气体爆炸以及岩浆喷发后火山底部岩层崩塌等现象引起的地震。火山地震数量少，约占全球地震数的7％左右。火山地震的能量小，主要分布在活火山附近，影响范围较小。

③冲击地震由于地下溶洞或矿井的顶部塌陷、巨大的山崩和滑坡等引起的地震。这类地震由于震源浅，能量小，引起的破坏也较小，约占全球地震数的3％左右。

④诱发地震由于人类活动，如大型水库蓄水、深井注水、大型矿山等工业爆破、地下核爆炸等引发的地震，其本质属于构造地震。诱发地震的最大震级不超过年5级。

1．通过查找资料（上网或到图书馆查阅文选资料），了解全球地震发生的频繁程度，说明地震是地球上经常发生的一种自然现象。

2．大型水库蓄水、深井注水为什么会诱发地震？

参考答案：

1．地球上每年大约发生50多万次地震。不过绝大多数振动的能量都很小，我们感觉不到。能造成严重破坏的地震，每年全世界大约有一二十次。由此可见，地震和风、雨、雷、电一样，是地球上经常发生的一种自然现象。

2．大型水库在开始蓄水（深井注水）阶段，往往会使地表受到极大的压力，导致地壳局部有空隙、错位的部位出现受力不均衡，使地下的岩层发生缓慢变形，从而诱发小规模、小范围的地震。经过数次小地震的整合后，地壳局部有空隙、错位的部位将变为紧密，受力均衡，就不会再发生地震了。

六．已知某地区在地表附近，纵波的传播速率9.1km/s，横波的传播速率3.1km/s。在一次地震时，该地区的一位观察者记录到两种不同震感之间的时间间隔为5s，那么观察者与震源之间的距离为多少km？

参考答案：设观察者与震源之间的距离是D则，由于速度公式 得： ，解得：D=23.5km

七．阅读下列两则材料：

材料一：9月21日，台湾省花莲西南发生7.6级地震，造成两千多人死亡，数千人受伤，经济损失巨大。

材料二：9月24日《周末》报道，去年厦门地震局通过科学分析认为台湾可能在1999年进入一个地震活跃期，去年十月提交报告说：“（一）福建及其沿海地区1999年发生5.0至5.5级地震可能性较小，概率为0.3；（二）台湾东部地区发生7.0级以上地震的可能性很大，概率为0.6。事实验证了厦门地震专家的这次研究成果。

请回答问题：

1．台湾发生此次地震的原因是什么？

2．世界上最早发明准确测定地震方位仪器的是哪个国家的科学家？

3．厦门地震局的准确预测体现了什么哲理？

参考答案：

1．台湾和福建沿海是我国的主要地震带之一。台湾和福建沿海处于亚欧板块和太平洋板块的张裂地带，两大板块的相撞挤压，就容易形成和发生地震。（或答：地球应力引起地质构造发生变化而发生地震。）

2．发明地动仪的是中国东汉的科学家张衡。

人们发挥主观能动性，是能够认识客观规律的；利用对规律的认识，预见事物发展的趋势和方向，指导实践活动，改造客观世界；还可以限制某些规律发生破坏作用的范围，使人们少受其害或危受其害。

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沙尘暴

　　2002年3月20日至22日北京地区出现近几十年来最强、持续时间最长的一次沙尘暴天气，是典型的高空传输沉降型天气，大部分是“外来尘”，每平方米降尘量为29克，总降尘量达3万多吨，沙尘暴达到峰值时，能见度不足200米，总悬浮颗粒物每立方米高达11000微克，是国家空气质量二级标准的40倍。此次沙尘暴的剧烈程度和影响范围均超过了1993年发生的特大沙尘暴。它除影响北京地区外，还波及新疆、甘肃、内蒙古等省区，受灾农作物560万亩，死亡和丢失牲畜12万头。

　　1．①据普查结果，我国沙漠化土地总面积为168.9万平方米。近20年来，荒漠化土地每年以2460平方千米的速度扩展。假设这20年间，每年我国治理荒漠化土地的面积占前一年的1%，问20年前我国荒漠化土地面积为多少？

　　②防治荒漠化是一个科学问题，以下措施中，______________是防治荒漠化行之有效的方法。

　　A、普及防治荒漠化知识

　　B、募集资金，消除贫困

　　C、恢复自然植被

　　D、设置大沙障（坝）固沙

　　③高寒荒漠中的植物都呈垫状或身匍匐状，其适应意义在于（  ）

　　A、扩大光合作用面积

　　B、便于吸收土壤中的水分

　　C、防止被草食动物吃掉

　　D、造成相对湿润温暖的小环境

　　④某些荒漠经过多年的人工造林已经披上了绿装，但近年也有人工林被毁于虫害的报道，从生态学的角度看，主要是造林时（  ）

　　A、树木数量太少

　　B、树木种类太少

　　C、农药用量太少

　　D、害虫的抗药性增强

2．干旱少雨是荒漠化加剧的重要原因之一，某地连续干旱，为了缓解旱情，解放军帮助地方紧急进行人工降雨。

　　①可用于人工降雨的物质是（  ）

　　A、AgBr          B、AgI            C、AgNO3          D、AgCl

　　②用于人工降雨的物质作用是（  ）

　　A、使空气中水蒸气液化

　　B、与空气中水蒸气发生化学反应生成雨

　　C、与高空冷空气作用，凝固成小冰块

　　D、以上几种情况都有可能

　　③若采用小火箭，将降雨物质发射到离地面4km的高空，那么小火箭的速度不可能为（  ）

　　A、2.8×102m/s             B、3.5×102m/s              

C、3.2×102m/s           D、4.7×102m/s 

　　3．这次沙尘暴，中央气象台提前三天作出了预报。气象中心之所以如此准确地预报了沙尘暴的信息，应当归功于静止卫星“风云2号”和极轨卫星“风云1号”。其中“风云1号”是我国在1999年5月10日送入离地面870km的轨道，它可发送可见红外气象遥感信息，为我国提供全球气象和空间环境监测资料。

①这颗卫星的运行速度为（  ）

　　A、7.9km/s            B、11.2km/s           

C、7.4km/s         D、3.1km/s

　　②红外遥感利用了红外线的_______________性质。

　　③“风云1号”卫星是（  ）

　　A、第二代地球同步卫星

　　B、第一代太阳同步卫星

　　C、科学实验卫星

　　D、气象卫星

　答案：

　　1．①2.02×107km2　　　 ②C  ③D  ④B

　　2．①B  ②C  ③A

　　3．①C  ②衍射能力强  ③BD

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