上帝發怒時──中大地球物理學家說地震

地球系統科學課程
黃庭芳教授

日本東北2011年發生地震海嘯，世人對當時的駭人景象仍歷歷在目之際，另一場災難的影像已然取而代之。今年4月25日發生的地震令尼泊爾地動山搖，災區傳來的照片和錄像盡是鋪天蓋地的雪崩、橫飛的亂石、掩埋一切的瓦礫，歷史遺跡、廣場和高塔全震成一堆堆斷壁殘垣。

地震是怎樣引起的？尼泊爾這場地震與日本東北大地震有何分別？在地震中造成最大損失的因素是甚麼？尼泊爾地震與其他地震相比，釋放了多少能量？中文大學地球系統科學課程主任黃庭芳教授一一解答。

黃教授解釋，地球表面是由不同板塊組成，這些板塊是在不斷移動。相鄰板塊以每年幾厘米至十幾厘米的速度一是移離、一是靠近（聚合）。兩個板塊聚合在一起，就極可能引發大地震。

有海水覆蓋的板塊（海洋板塊）與沒有被海水覆蓋的板塊（大陸板塊）相比，通常較年輕、溫度較低和密度較高。海洋板塊與大陸板塊聚合時，密度較高和較重的海洋板塊被迫往下沉，即隱沒到大陸板塊之下，並把大陸板塊某部分陸地推高，在此過程中在兩個方向都形成潮汐波（海嘯）。這是2011年日本地震發生的情況。地震通常就是這種板塊碰撞導致的隱沒作用引起。

但是，如果兩個密度大致相同的大陸板塊互相靠近（碰撞），由兩者密度相當，不會造成一方隱沒，因此兩者互相推擠角力，就會令一部分陸地上升。高海拔的山脈就是這樣形成的。板塊隱沒時造成一道裂口或縫隙，大陸板塊碰撞造成的地殼現象則更為複雜和分散，碰撞會形成一道更為廣大和形態不定的縫線，上面滿布高危地點。尼泊爾處於印度板塊和歐亞板塊互相擠壓之處，從大約四十億至五十億年前開始，就以每年約五厘米的速度互相推擠摩擦。在連接兩板塊的縫合帶上，不同地點均曾錄得大型地震。

地球板塊運動不論是隱沒型還是碰撞型，能量積累至一定程度就必須釋放。這時候，我們所站立的土地開始搖晃，令我們的心靈和腦海充滿恐懼。

尼泊爾的7.8級地震釋放的能量，相當於五百六十億千克炸藥的威力。2008年四川的8級地震所釋放的能量則再多一倍。這是因為能量和地震級數呈對數關係，地震震級每增加0.2級，釋放的能量就高一倍。

log E = 4.8 + 1.5 Ms

2011年日本東北大地震達9級，比尼泊爾地震高1.2級，這表示它釋放的能量是其六十四倍。在有紀錄的歷史上，最大規模的地震是1960年發生在智利的一場，強度達9.5級，釋放能量幾乎等於這次尼泊爾地震的四百倍。

尼泊爾有長久的大地震歷史。在1934年，一場8.1級地震襲擊加德滿都谷，百分之二十的房屋被夷為平地，百分之四十受損。事實上，在4月這場地震發生前兩週，一些世界頂尖的地球科學家就在加德滿都開會，預估下次超強地震來臨時這個國家的易損性。很不幸，大自然比科學家搶先一步。

4月25日的尼泊爾地震幾乎是2005年巴基斯坦喀什米爾7.6級地震的翻版，那次地震有八萬七千人罹難。喀什米爾的損失大多是由建造草率和保養差劣的基建設施解體引致。即使地震科學有長足的進步，但預測地震周期的準確度，往往有幾年甚至幾十年的誤差。但是人們從歷次地震學得教訓，有時候以寶貴的人命為代價，我們知道即使資源緊絀，還是有不少工作可以控制或減少地震的破壞。黃教授說：「令這麼多人死的不是地震，而是建築物倒塌。」

中大地球系統科學課程採取系統學習模式，從大氣、土地、水和生物四個領域了解地球，並探討人類活動對地球的影響。這個學習模式是基礎，用以探討和解決全球氣候變遷、空氣與水污染、自然災害、生物多樣性、能源和可持續發展等問題，而這些問題是該課程結構和研究的重點。

 

本文出自《中大通訊》第459期（2015年6月）

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