編者按：2023年5月起，“學習強國”學習平臺與中國科學報社聯(lián)合發(fā)起“科學家回信”活動，邀請廣大讀者向自己心中向往尊敬的科學家、科技工作者提問、留言。活動啟動后，“學習強國”“科學網(wǎng)App”收到了讀者的踴躍留言。我們精選了讀者小黑餅干的提問，請中國災害防御協(xié)會科普專委會主任、研究員鄒文衛(wèi)發(fā)出第八十九期手書回信。
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讀者小黑餅干：地震的發(fā)生跟什么相關呢？地震發(fā)生時地下活動是怎樣的？如果發(fā)生特大地震人們能夠預警避免受傷嗎？
鄒文衛(wèi)：地震的發(fā)生與地球巖石層板塊的運動緊密相關，這類地震常被稱作“構(gòu)造地震”，對人類生命和財產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅。
地球表面的地殼及其下的上地幔堅硬部分共同構(gòu)成了巖石層。巖石圈層由多個板塊拼接而成，這些板塊并非靜止不動，而是在地球內(nèi)部熱運動的驅(qū)動下，相互擠壓、分離或擦肩而過。盡管這些運動在人類歷史尺度上顯得緩慢，其速率卻與人的手指甲生長速度相近。板塊邊界是板塊間的接觸帶，由于板塊相互作用，導致山脈隆起、火山噴發(fā)和頻繁地震。發(fā)生在板塊邊界的地震稱為板間地震，科學家對其機制已有深入了解。
除了板塊邊界，板塊內(nèi)部也分裂成眾多小塊體，這些小塊體間的分界稱為斷裂帶或斷層。發(fā)生在板塊內(nèi)部的地震稱為板內(nèi)地震，主要由斷裂帶或斷層的活動引起。目前，科學家對板內(nèi)地震的確切成因尚不完全清楚，但可以確定的是，這也是板塊相互作用的結(jié)果。板塊作用力逐漸傳遞至內(nèi)部，導致應力累積，一旦超過巖石強度或斷層黏結(jié)力，就會發(fā)生破裂或錯動，形成地震。然而，地震的具體位置、規(guī)模和發(fā)生時間仍難以預測，板內(nèi)地震的成因與機制仍是科學謎團。
鑒于對板內(nèi)地震成因的不完全了解，精確的地震預報難以實現(xiàn)。但為減輕地震災害，科學家開發(fā)了地震預警系統(tǒng)。地震預警與預報雖都含“預”字，但前者在地震發(fā)生后、波及前發(fā)出警報，后者則試圖在地震前預測其發(fā)生。
地震預警的原理基于地震波的傳播特性。地震時，巖石破裂或斷層錯動激發(fā)地震波，包括速度較快的P波（縱波）和能量較大的S波（橫波）。地震部門在地震多發(fā)區(qū)設置傳感器，一旦接收到P波信號，立即通過電磁波向未受波及的地區(qū)發(fā)出警報。預警系統(tǒng)能為震中區(qū)以外的地區(qū)提供幾秒至幾十秒的預警時間，有助于重要設施采取防護措施，如高鐵減速、核電站停堆等，同時也為公眾提供應急避險時間。
然而，地震預警并非完美。在震中區(qū)附近（約50千米內(nèi)），預警信號來不及發(fā)出；在遠離震中（超過200千米）的地方，地震波危害已減弱。只有在50千米至200千米范圍內(nèi)，地震預警才能有效發(fā)揮作用。
盡管存在局限，地震預警系統(tǒng)仍能在較大地震發(fā)生時發(fā)揮減災效益。公眾收到預警信號后，采取科學有效的應急措施，就可最大限度地保證生命安全。
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