作业帮高手来讨论：地震最大震级
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/05/18 07:14:47
高手来讨论：地震最大震级
地震的震级有上限吗?上限是多少?
不要根据历史上最大震级是多少所以.云云,要假设一切皆有可能.
地震的震级有上限吗?上限是多少?
不要根据历史上最大震级是多少所以.云云,要假设一切皆有可能.
首先限定一下,你说的是地震,是地球上自己产生的地震,如果是某个天体撞地球了,这就没办法说了.
地震的震级理论上是有上限的,而且这个上限并不高,目前没有办法准确计算,但是应该在10级以下.
这要从两个方面去分析.
一、
首先是能量的问题.地球已经存在几十亿年了,现在已经进入一个基本稳定的状态,不可能某一天整个地球突然抽风的.
在相对稳定状态下,长时间的地壳运动规模就应该大致相等.目前地球上地壳运动最剧烈的地方是印度板块与亚欧板块相撞处,该运动已持续了大约7000万年.在这个碰撞直接影响的地区,地壳运动都是非常强的,例如龙门山断裂,就是在世界上规模比较靠前的造山地带.
汶川地震是龙门山断裂带酝酿积累了3000年左右的结果.如果地壳运动是相对稳定的,这个三千年和那个三千年积累的能量是差不多的,那么我们可以根据地震震级与能量的关系算出龙门山断裂带发生以下级别的地震需要积累多长时间的能量：
10级：300万年
12级：30亿年
14级：3万亿年
好了,不用算更多的了,你也知道结果的荒唐了.
二、
也许以上计算还不足以说服你,那么还有一个更关键的问题：岩石强度的问题.
龙门山断裂带蓄积了3000年的能量,终于剪断了地下的岩石,造成了破裂,而龙门山一带的岩石,被称为“彭灌杂岩体”,是世界上最坚硬的岩石之一.
那么龙门山能不能积蓄几千万年甚至几亿年来发生一次超级地震呢?答案是不可能,因为随着能量的积累,地下的应力就会越来越高,当高到岩石不能承受的程度是,必然发生破裂.
龙门山断裂带是逆冲断裂,这种断裂带有压应力,因此是导致岩石具有最大强度,最不容易破裂,也是最容易积累能量发生大地震的断裂.世界上几乎所有8级以上地震都发生在这种压性断裂带上.
汶川地震震源深度是29公里,最大破裂深度数据我没有查到,但是至少也在30-40公里,我们暂且假定为35公里,这么厚的岩石,8.3级（汶川地震里氏震级8.0,矩震级根据我国官方数据为8.3级）地震就将其剪断了,那么如果在地壳最厚的地方,也就是厚度为70公里处,要产生一个同样长度（约200公里）的破裂,则只需要2倍的能量,也就是8.5级的地震而已.
如果破裂超越了地壳厚度的限制,其最大破裂深度也顶多是整个岩石圈都破裂（岩石圈之下是可流动的软流圈,既然是软的,当然不会破裂,因为它一受力就会流动）,岩石圈厚度大约是100公里,让它破裂200公里长,只需要8.6级地震.
那么我们假定破裂长度不止200公里,假定某次“超级地震”破裂把整个地球都弄破了整整一圈吧（你问题你说了,一切皆有可能,因此不要觉得这很荒唐）,那么地震能量为
(12742∏/200)×（100/35）=572倍（汶川地震能量）
那么就是10.1级的地震.
当然,龙门山断裂可能不是所有断裂带压应力最大的,所以它蓄积能量的能力还不是最强的,例如当年智利那场最大地震的断裂带,就比它蓄积能量的能力强不少,每公里长度所能积累的能量可能比龙门山强好几倍,但即使如此,如果要把地壳整个都剪破一圈,也只是一场10级多一些,不到10.5级的地震.
事实上,地壳上不可能都是那么坚硬的岩石,有些地方会比较脆弱些,这样当能量积累到一定程度的时候,即使这个地方不破裂,另外某处也会破裂.
岩石的强度是有限的,它上面无法承受太高应力,所以无法积累足够能量来发生超级地震.
其实这也是地球上不可能出现海拔高度超过12公里的山峰一样,因为太高的山必然重得把自己压垮,因为山是石头做的,而不是钢铁做的.
一个参考数据：假定整个地球都是坚硬的岩石,并且其破裂强度与龙门山断裂带相似,那么：
一场11.14级地震足以把整个地球劈为两半.
地震的震级理论上是有上限的,而且这个上限并不高,目前没有办法准确计算,但是应该在10级以下.
这要从两个方面去分析.
一、
首先是能量的问题.地球已经存在几十亿年了,现在已经进入一个基本稳定的状态,不可能某一天整个地球突然抽风的.
在相对稳定状态下,长时间的地壳运动规模就应该大致相等.目前地球上地壳运动最剧烈的地方是印度板块与亚欧板块相撞处,该运动已持续了大约7000万年.在这个碰撞直接影响的地区,地壳运动都是非常强的,例如龙门山断裂,就是在世界上规模比较靠前的造山地带.
汶川地震是龙门山断裂带酝酿积累了3000年左右的结果.如果地壳运动是相对稳定的,这个三千年和那个三千年积累的能量是差不多的,那么我们可以根据地震震级与能量的关系算出龙门山断裂带发生以下级别的地震需要积累多长时间的能量：
10级：300万年
12级：30亿年
14级：3万亿年
好了,不用算更多的了,你也知道结果的荒唐了.
二、
也许以上计算还不足以说服你,那么还有一个更关键的问题：岩石强度的问题.
龙门山断裂带蓄积了3000年的能量,终于剪断了地下的岩石,造成了破裂,而龙门山一带的岩石,被称为“彭灌杂岩体”,是世界上最坚硬的岩石之一.
那么龙门山能不能积蓄几千万年甚至几亿年来发生一次超级地震呢?答案是不可能,因为随着能量的积累,地下的应力就会越来越高,当高到岩石不能承受的程度是,必然发生破裂.
龙门山断裂带是逆冲断裂,这种断裂带有压应力,因此是导致岩石具有最大强度,最不容易破裂,也是最容易积累能量发生大地震的断裂.世界上几乎所有8级以上地震都发生在这种压性断裂带上.
汶川地震震源深度是29公里,最大破裂深度数据我没有查到,但是至少也在30-40公里,我们暂且假定为35公里,这么厚的岩石,8.3级（汶川地震里氏震级8.0,矩震级根据我国官方数据为8.3级）地震就将其剪断了,那么如果在地壳最厚的地方,也就是厚度为70公里处,要产生一个同样长度（约200公里）的破裂,则只需要2倍的能量,也就是8.5级的地震而已.
如果破裂超越了地壳厚度的限制,其最大破裂深度也顶多是整个岩石圈都破裂（岩石圈之下是可流动的软流圈,既然是软的,当然不会破裂,因为它一受力就会流动）,岩石圈厚度大约是100公里,让它破裂200公里长,只需要8.6级地震.
那么我们假定破裂长度不止200公里,假定某次“超级地震”破裂把整个地球都弄破了整整一圈吧（你问题你说了,一切皆有可能,因此不要觉得这很荒唐）,那么地震能量为
(12742∏/200)×（100/35）=572倍（汶川地震能量）
那么就是10.1级的地震.
当然,龙门山断裂可能不是所有断裂带压应力最大的,所以它蓄积能量的能力还不是最强的,例如当年智利那场最大地震的断裂带,就比它蓄积能量的能力强不少,每公里长度所能积累的能量可能比龙门山强好几倍,但即使如此,如果要把地壳整个都剪破一圈,也只是一场10级多一些,不到10.5级的地震.
事实上,地壳上不可能都是那么坚硬的岩石,有些地方会比较脆弱些,这样当能量积累到一定程度的时候,即使这个地方不破裂,另外某处也会破裂.
岩石的强度是有限的,它上面无法承受太高应力,所以无法积累足够能量来发生超级地震.
其实这也是地球上不可能出现海拔高度超过12公里的山峰一样,因为太高的山必然重得把自己压垮,因为山是石头做的,而不是钢铁做的.
一个参考数据：假定整个地球都是坚硬的岩石,并且其破裂强度与龙门山断裂带相似,那么：
一场11.14级地震足以把整个地球劈为两半.