地声往往发生在地震前的几秒、几分或几小时、几天内。在震中区或近震中的范围内能普遍听到地声。随着距震中的远近不同,所听到的地声也不一样,比如有的类似闷雷声;有的类似远雷声;有的类似岩石破裂时的“咔嚓”声;有的则是隐隐有声。在靠近震中的地方,大震前可以听到像狂风、雷声、坦克开过来的声音,像开山炸石的沉闷爆炸声。那么,地声是怎么形成的呢?
要了解“地声”,首先要弄清楚地震的能量释放过程。早年的地质学家一般认为火山活动是地震发生的原因;后来,人们发现没有火山活动的地区同样会发生地震。19世纪,英国著名地质学家赖尔第一次提出,大地的升降和断裂都是地震造成的;1902年,地质学家墨凯认为,断层运动是地震的成因,当一部分地壳岩石在构造应力作用下达到极度紧张时,就会发生断裂,从而发生地震。之后,理德在墨凯的基础上,阐明了地震的发生是由于断层的弹性回跳,由此建立了“地震断层成因学说”,这一学说对以后的地震研究具有深远的影响。理德认为,地壳岩层如果没有强大的压力压迫以至超过其耐受性时,是不致发生断裂的,这是因为地壳构造运动一直在进行着,各部分地壳不均匀,较软的地方就将受到的力累积起来,逐渐发展到岩石固有的弹性强度不能再容纳时,便发生破裂,将所蓄积的弹性势能迅速释放出来,就如被压住的弹簧,一旦放开以后会迅速地反跳一样,直到大部分积累的能量释放掉为止。其中,一部分能量会以声发射的方式释放。
在生活常识中,当我们手握一根柴棒两端要将它折断时,棒会受力而弯曲,同时还有咯咯声。这个声音不仅来源于即将断裂的部位,而且还来自整个棒内的随机部位,声音也出自棒的结构薄弱处的微破裂,同时还可感到微弱振动。随着力的增加,声音也越频繁出现,而且越强,最后微破裂快速集中到要断的部位,棒终于断裂。这一过程也就相当于地震时“先听到声,后地动”的情景。
地声既然是声音,当然可以用声强和声调来对它进行描述。声强以分贝来表示,听觉灵敏的人可听到0分贝的声音。所谓0分贝,就是指声音的能量可使一个空气分子移动十亿分之一厘米的距离。以此为基础,比它强10倍的为20分贝、比它强100倍的为40分贝……声调以频率表示,是声源在单位时间内完成的振动次数,单位是赫兹,如10赫兹就是1秒钟内声源振动10次。频率越高,声调越尖亢;频率越低,音调越沉闷。
地震时原生的声发射具有很高的频率,但高频声波极易损耗,经多次反射后,回响的声音仅剩低频部分,音调变得很低,其优势频段大多落在人和动物的听觉低频域范围内,有的甚至还落在低频域以外。由于人的听力频率低限是20赫兹,低于此限就称为次声波,人是无法听到的,因而无法听到地声的全部,但有的动物可以,例如狗的听域低限就是12赫兹。人耳对次声波虽然无感,但内脏器官却可感受到其影响,如有人震前身体无故不适,原因即在此。
有关地声的强度的报道很少,因为难以守候到。只有唐山大地震后的一次小余震时测到过。在震中附近的水井中,地声可高达80分贝。现在知道,地声多半集中在5—70赫兹的频段上。
根据地声的特点,能大致判断地震的大小和震中的方向。一般说,如果声音越大,声调越沉闷,那么地震也越大;反之,地震就较小。当听到地声时,大地震可能很快就要发生了,所以可把地声看作警报,应该立即离开房屋,采取紧急防御措施,避免和减少伤亡损失。
知识链接
地声发出的高频波在地层中衰减快,传不远,难以被地震仪接收到。然而,如果将仪器安装到振动干扰小的深井中,地声信息就可以被记录下来了。目前,科学家们正在研究深井地声观测技术,即在矿井深处安装一种深井地声仪,从深井聆听地球的声音,从而预测地震前的信息。
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