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2025 年全球 3D 地震深度-震級分布
2025 年全球 3D 地震深度-震級分布
世界上大多數地震都發生在大陸板塊邊界上，這些地震要麼是由於發散性板塊邊界產生新的海洋地殼，要麼是在會發生碰撞和隱沒的聚合性板塊邊界。地震也可能因為地表下岩漿的運動、融化及排擠原生岩石導致岩石斷裂而產生，但這類地震通常規模較小，並且在世界各地的詳細記錄往往不如強震那麼完整。
地殼被分裂成多個板塊。較高密度的玄武岩質屬於鐵鎂質，含有較重的鐵和鎂礦物，構成了大部分的海洋地殼。大陸地殼則以長英質為主，含有更多的矽，並因密度較低而能“浮”在上方。隨著板塊相互擠壓、碰撞，壓力逐漸累積，最終必需釋放。密度較高的海洋地殼便傾向於隱沒到密度較低的大陸地殼之下。這種較重物質下沉的過程，被稱為“板塊拉力（slab pull）”，是推動大陸漂移的主要動力之一。當較冷、含水的海洋地殼礦物隱沒時，會帶動整個板塊以及大陸地殼一起移動。新的海洋地殼會在如大西洋中脊這樣的洋中脊形成，這一過程涉及一種稱為“板塊推力（slab push）”的力量，但“板塊拉力”造成的隱沒所產生的動力更為顯著。
無論板塊是正在隱沒、形成，還是彼此摩擦移動，地震都會發生。新聞與媒體經常報導地震，但並不總是談及地震的深度，往往只關注地表的影響以及震央的位置。但如果你繪製全球的地震圖並加入深度資訊，就會發現許多地震，特別是在西太平洋地區，因太平洋板塊隱沒於其他板塊之下而發生得相當深。透過探索精選的地震數據，你可以看到隨著地球自轉，全球地震深度的變化。
首先，查詢 2025 年所有震級介於 2 到 10 之間的地震：
In[]:=
data=EarthquakeData[All,{2,10},{{2025,1,1},{2025,12,31}}];
計算檢索到的地震數量：
In[]:=
Length[data]
Out[]=
27464
從完整資料中提取震級、位置和深度：
In[]:=
props=Lookup[#,{"Magnitude","Position","Depth"}]&/@data;
將位置轉換為以公尺為單位的笛卡兒座標和深度：
In[]:=
triples0={#[[1]],GeoPositionXYZ[#[[2]]][[1]],QuantityMagnitude[#[[3]],"Meters"]}&/@Normal[props][[All,2]];
將三元組按照 0.1 的震級分組，並從表面位置中減去深度（誇大 2.5 倍），以便在此比例下使深度更加明顯：
In[]:=
triples={Round[#[[1]],0.1],#[[2]](Norm[#[[2]]]-2.5#[[3]])/Norm[#[[2]]]}&/@triples0;
計算在檢索到的數據中發現的地震震級範圍：
In[]:=
range=MinMax[triples[[All,1]]]
Out[]=
{2.,8.8}
查詢所有國家及其離島區域的邊界多邊形，以作為更易識別的位置參考：
In[]:=
polys=EntityValue["Country",GeoVariant["Polygon","AllAreas"]];
將多邊形轉換為三維線段，並應用從原點發出的法線：
In[]:=
lines=Line[#[[1]],VertexNormals->#[[1]]]&/@(Flatten[GeoBoundary[polys]/.JoinedCurve->Identity]/.gp_GeoPosition:>GeoPositionXYZ[gp]["Data"]);
根據地震規模對其分組，並依此設定大小與顏色，然後套用自原點放出的法線：
In[]:=
points=KeyValueMap[{Blend[{StandardRed,StandardYellow,White},Rescale[#,range]],PointSize[#^3/20000],Point[#2,VertexNormals->#2]}&,GroupBy[triples,First->Last]];
將點進行分組可以減少所需 元件的數量，從 26,953 個減少到僅剩 61 個，從而最佳化顯現時間：
In[]:=
Length[points]
Out[]=
61
組合一個 3D 圖形場景：
In[]:=
gr=With[{t=3Pi/4},Graphics3D[{Inset[Graphics[{Gray,Circle[]}],{0,0,0},Automatic,ImageScaled[.952]],points,GrayLevel[.5],lines},Background->Black,Boxed->False,SphericalRegion->True,ViewAngle->Pi/12,Lighting->{AmbientLight[GrayLevel[.1]],DirectionalLight[White,ImageScaled[{0,0,1}]]},ViewPoint->4{Cos[t],Sin[t],0},ImageSize->450]]
Out[]=
如果你有耐心等待每一幀被顯現出來，則可以產生一個影片：
In[]:=
AnimationVideo[Show[gr,ViewPoint->4{Cos[t],Sin[t],0},ImageSize->450],{t,0,2Pi},RasterSize->450,DefaultDuration->15]
Out[]=
隱沒帶通常與爆炸性火山相關。當隱沒的海洋地殼中的含水礦物下沉到大陸地殼之下時，水分會降低周圍含矽酸鹽岩石的熔點，使較輕的熔融物質能夠上升到地表。這些富含矽酸鹽的岩漿非常黏稠，含有大量氣體，因此會產生爆炸性火山。
隨著時間推移，會有更多地震發生，但它們很可能會出現在這些視覺圖中顯示的地震群聚區域。地震的明顯聚集現象界定了板塊邊界。極少數情況下，地震也可能發生在板塊中央，有時是由地函柱或古老且長期休眠的斷層再次活動所致。這種類型地震的典型例子，就是美國中部密蘇里州新馬德里地區發現的地震。這些古老的斷層更加難以預測，並且有可能產生非常強烈但不常發生的地震。
靠近板塊邊界的建築法規會納入安全措施，以更好地抵禦頻繁發生的地震。遠離板塊邊界的建築法規則常常採取較為經濟的做法，避免這些安全設計，因為它們被認為可能不太需要……直到真的需要時才發現重要。如果強烈地震發生在遠離板塊邊界的地區，通常會造成更嚴重的損壞，包括建築物倒塌和其他結構性損傷。此外，遠離板塊邊界的陸殼通常較為堅實，因為沒有被反覆地震和其他板塊的摩擦所破壞，所以這些地震的震波能在這些區域傳播很遠。全球範圍內監測地震，有助於人類居住區的土木工程規劃，但經濟考量和傾向於省錢的建築方式，雖然短期內看似有利，長期來看卻可能帶來毀滅性的後果。
引用此筆記本
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