第二章地震波运动学理论 一、名词解释 1. 地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。 2. 地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。 3. 地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，弹性波在 岩层中传播的一种通俗说法。地震波由一个震源激发。 4. 地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒的地震波，称为地震子波。地震子波看作组成一道地震记录的基本元素。 5.波前：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始振动的那一时刻。 6.射线：是用来描述波的传播路线的一种表示。在一定条件下，认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所观测的一点P。这是一条假想的路径，也叫波线。射线总是与波阵面垂直，波动经过每一点都可以设想有这么一条波线。 7. 振动图和波剖面：某点振动随时间的变化的曲线称为振动曲线，也称振动图。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面。 8. 折射波：当入射波大于临界角时，出现滑行波和全反射。在分界面上的滑行波有另一种特性，即会影响第一界面，并激发新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以临界角或大于临界角入射高速介质所产生的波 9.滑行波：由透射定律可知，如果V2>V1 ，即sinθ2 > sinθ1 ，θ2 > θ1。当θ1还没到90o时，θ2 到达90o，此时透射波在第二种介质中沿界面滑行，产生的波为滑行波。 10.同相轴和等相位面：同向轴是一组地震道上整齐排列的相位，表示一个新的地震波的到达，由地震记录上系统的相位或振幅变化表示。 11.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。即波沿测线方向传播速度。 12 波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。 13.纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波、膨胀波、纵波或P-波。 14.横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波、旋转波、横波或S-波，速度小于纵波约0.7倍。横波分为SV和SH波两种形式。 15.体波：波在无穷大均匀介质(固体)中传播时有两种类型的波（纵波和横波），它们在介质的整个立体空间中传播，合称体波。 16共炮点反射道集：在同一炮点激发，不同接收点上接收的反射波记录，称为共炮点道集。在野外的数据采集原始记录中，常以这种记录形式。可分单边放炮和中间放炮。 17.面波：波在自由表面或岩体分界面上传播的一种类型的波。 18.纵测线和非纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。用纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。
地球物理学专业人才培养方案 教研室主任： 系主任： 教学副院长： 院长：
一、专业代码：070801 二、专业名称：地球物理学 三、标准修业年限：四年 四、授予学位：理学学士 五、培养目标： 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美等方面全面发展，具有良好的思想政治素质、人文素质、创新精神与实践能力，具有扎实的数理基础，掌握基本的地质学原理与方法，系统掌握地球物理学的基本理论、基本知识和基本技能，具有从事地震监测预测，地质矿产、煤田和油气资源勘查，道路桥梁的工程地球物理检测等方面的实际工作和研究工作初步能力的应用型人才。 六、基本要求： （一）知识要求： 1.具有基本的人文社科理论知识和素养，在哲学、经济学、法律等方面具备必要的理论知识，对社会有较强的适应能力； 2.具有扎实的数学、物理基础； 3.掌握基本的地质学原理与方法； 4.掌握地球物理场论、数字信号分析、水文地质学等专业基础知识； 5.系统地掌握固体地球物理学和勘探地球物理学的基本理论和基本知识； 6.掌握地震监测预测的基本理论与方法。 （二）能力要求： 1.具有较强的人际交往意识和初步的人际交往能力； 2.具有良好的自学能力和终身学习的意识； 3.具有独立思考问题、分析问题、解决问题的能力； 4.具有独立设计实验，并能对实验数据进行分析评价的能力； 5.具有独立地利用计算机进行文字和图像信息处理及进行科学计算的能力； 6.具有创新意识和创新精神，对特优学生要求具有质疑和挑战传统的理论、方法、假设的意识和能力； 7.了解全球自然灾害现状及防灾减灾体系研究发展趋势，具备综合防灾减灾意识及防震减灾宣传教育能力； 8.具有一定的提出新的问题和新的方法，分析、推断、解释新问题的能力； 9.得到从事基础研究和应用研究的初步训练。 （三）素质要求： 1．热爱祖国，具有高尚的民族气节、良好的道德品质和中华民族的传统美
关于地震波 摘要：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 关键词：地震波辐射地球内部 一：背景 ①2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川，8级强震猝然袭来，大地颤抖， 山河移位，满目疮痍，生离死别……西南处，国有殇。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此次地震重创约50万平方公里的中国大地！为表达全国各族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务院决定，2008年5月19日至21日为全国哀悼日。自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。 ②1976年7月28日北京时间03时42分53.8秒，在中国河北省唐山、丰南一带（东经118.2°， 北纬39.6°）发生了强度里氏7.8级（矩震级7.5级），震中烈度Ⅺ度，震源深度23千米的地震。地震持续约12秒。有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京市和天津市受到严重波及。强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。唐山地震没有小规模前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，名列20世纪世界地震史死亡人数第一。 ③邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省邢台专区隆尧县 （北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强； 1966年3月22日16时19分46秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬37度32分，东经115度03分）发生震级为7.2级的大地震，震中烈度10度。两次地震共死亡8064人，伤38000人，经济损失10亿元。这是一次久旱之后的大震。
地质灾害 ●教学目标 知识目标 1.了解地震、火山、滑坡和泥石流灾害的成因、分布、危害及防御措施。 2.理解各种灾害之间的关联性。 能力目标 培养学生把课本知识与生活实际相结合，即理论联系实际的能力。 德育目标 使学生正确对待地质灾害的发生，树立预防为主、监测预报的思想观念。 ●教学重点 1.主要地质灾害的成因、危害及防御。 2.地质灾害的关联性。 ●教学难点 地质灾害的关联性。 ●教学方法 对第一个问题主要采用谈话法和讨论法，第二个问题采用综合分析法，第三个问题以学生自学、教学归纳、引导为主。 ●教具准备 投影仪、投影片、景观图片或录像资料。 ●课时安排 一课时 ●教学过程 ［导入新课］ 同学们！还记得什么是地质作用吗？(学生回答后教师再引导)地质作用有些进行得十分缓慢，不容易被人们觉察，如海陆变迁。但有些就进行得非常迅速、激烈，如山崩、地震、火山喷发等，往往造成地质灾害，危及人民的生命财产。这就是我们今天要学习的内容。 ［讲授新课］ 4.6 地质灾害(板书) 一、主要地质灾害(板书) 1.地震(板书) (教师首先播放一段有关地震的录像资料，然后提出问题让学生思考)请大家看完录像后思考下列问题： (1)地震是怎样发生的？ (2)哪些地方易发生地震？ (3)震源与震中是怎样区别的？ (学生回答、教师归纳，略) (教师补充)大部分地震的发生与地质构造、即板块运动有关，还记得老师在讲课时曾这样说过：板块内部较稳定，交界地带不太平，火山、地震常发生。 从图4.24中可看出：震中和震源在一条垂线上，震中位于地面，而震源处于地球内部，即发生地震的源地。 地震的大小就是震极。一般情况下：
一、名词 正演（问题）：已知地质体求其引起的异常。（给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应的地球物理场） 反演（问题）：已知异常反推地质体的形状和产状。（已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态（如产状、形状和剩余密度等） 重力勘探：重力勘探是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。 零长弹簧 零点漂移：在相对重力测量中，由于重力仪灵敏系统的弹性疲劳、温度补偿不完全等因素，仪器读数的零点值随时间而不断变化。 重力场强度：单位质量的物体在场中某一点所受的重力作用。 大地水准面：以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所构成的封闭曲面，作为地球的基本形状。 重力异常：由地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度的差异引起的重力变化。 自由空间重力异常：对实测重力值只做正常场与高度校正。 布格重力异常：观测重力差值经过正常场校正、地形校正和布格校正之后得到异常称为布格重力异常。 均衡重力异常：布格重力异常再进行均衡校正。 重力梯级带：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。 三度体：x,z,y,三个方向都有限的物体。 二度体：地质体沿走向方向无限延伸。 特征点法：根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数 磁法勘探：利用地壳内各种岩矿石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法 磁异常：通常把研究对象引起的磁场部分叫做磁异常，而周围环境和围岩引起的磁场同归为正常场。 磁场强度：单位正磁荷在磁场中所受的力。 磁感应强度：磁感应强度为场源在观测点的磁场强度与磁化物体所形成的附加磁场强度的和。
北京大学空间物理与应用技术研究所 空间物理学是人类进入太空时代以来迅速发展起来的新兴学科。它主要研究太阳系特别是日地空间中的物理现象与规律，研究空间环境及其对人大空间活动和生态环境的影响。空间物理学主要包括太阳大气物理学，日球层（即行星际）物理学、磁层物理学、电离层物理学及电波传播及应用、高层人气（热层和中层）物理学、空间探测实验与技术。空间环境学，空间等离子体物理学及日地关系学等分支，是一门应用性强的交叉性的基础学科。 当前，人类已进入开发太空资源，开创空间产业的新时期，空间通讯和导航已广泛应用。空间对地观测正在迅速发展。空间材料和制药工程已开始诞生，空间发电系统也将运行。月球基地和行星开发将在下一世纪上半叶出现。我国是一个空间技术大国，空间应用的一些领域已进入实用阶段。人类的航天活动必须以对太空环境的认识为基础。目前日地系统整体过程的研究和地球空间环境预报已在全球范围内广泛开展。21世纪将是空间技术和科学蓬勃发展的新世纪，空间物理学人才大有作为。 北京大学空间物理与应用技术研究所2002年刚刚成立，其前身是成立于1960年的空间物理学专业。四十年来已培养出一大批日地空间物理、空间环境和空间应用等领域内的杰出的科学家和工程技术人才，其中有中国科学院、国防科工委、航天部门和高等院校等诸多系统的各级领导、技术骨干，有国际影响的空间物理学家和空间环境专家等，有的还被评选中国科学院院士；他们为发展我国的空间科学事业做出了巨大的贡献。 本研究所是国家空间物理学博士点和硕士点，现有中国科学院院士1人，教授7人（其中博士生导师3名），副教授、高级工程师和高级实验师4人，博士后1人。此外还有博士研究生和硕士研究生近20人。 本专业教师知识面广，教学水平高，科研成果出色。先后承担了22项国家自然科学基金项目和国家基金委“日地系统能量传输研究”重大项目两项课题及“863”高科技项目，还参与了国家科委攀登计划。多次获得国内外重大科学奖励，（仅2001年就获得两项国家自然科学二等奖，且均为第一获奖人），有的被选为中国科学院院士、有的被选为国际宇航科学院院士、有的被聘为欧空局卫星星座计划国际合作科学家。 在实验条件方面，本专业现已建成“电离层和电波传播实验室”，“等离子体探测实验室”和“高层大气探测实验室”。本专业教师利用这些实验条件承担过航天部的“无线与等离子体相互作用”，“返回卫星等离子体鞘套”及中美合作科学卫星项目等研究工作，还承担了航天部关于卫星表面电位和星内粒子辐射方面的重要任务。此外，本专业还进行“电离层多普勒效应”和“宇宙噪声”的日常观测，具有电离层垂直和斜向探测的能力。并已开始向美国地球物理中心交换观测资料。 本专业同国际一些知名的空间物理研究单位，如美国加州大学洛杉矶分校地球与行星物理研究所、德国马克斯普朗克高空物理研究所等，以及国内空间和科学研
固体地球物理学 （学科代码：070801） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实的地球物理理论基础和系统的专业知识，了解固体地球物理学和与其相关学科发展的前沿和动态，能够适应二十一世 纪我国经济、科技和教育发展的需要，并具有较熟练的实验技能和较强的动手能力，具有较全面的计算机知识，具有独立从事该学科领域研究和教学能力的高层次人 才。 二、研究方向 1. 地震学、 2. 地球动力学、 3. 岩石物理、 4. 应用地球物理学、 5. 城市地球物理学 三、学制及学分 按照研究生院有关规定。 四、课程设置 英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 学科基础课和专业课如下所列。 基础课: GP15201★地球内部物理学★（4） GP15202★ 地球动力学★（4） GP15203★地球物理反演★（4） 专业课：
GP14201 计算地震学（3） GP14202 地球物理学进展（4） GP14203 地震学原理（4） GP15210 地震勘探（3） GP15211 定量地震学（4） GP15212 地震偏移与成像（4） GP15213 工程地震学（4） GP15214 岩石本构理论（4） GP15215 应用地球物理学（3） GP15216 地球内部电性与探测（4） GP15218 现代计算机与网络应用（3） GP15219 固体力学（4） GP15220 城市地球物理学（3） GP15701 地球物理高级实验（2） PI05204 工程中的有限元法（3） GP16201 固体地球物理理论（4） GP16202 地球科学中的近代数学（4） GP16203 地球科学前沿讲座（4） 备注：带★号课程为博士生资格考试科目。 五、科研能力要求 按照研究生院有关规定。 六、学位论文要求 按照研究生院有关规定。
菲涅尔体和透射波 摘要 在地震成像实验中，通常使用基于波动方程高频渐进解的几何射线理论，因此，通常假设地震波沿着空间中一条连接激发点和接受点的无限窄的线传播，称为射线。事实上，地震记录有非常多的频率成分。地震波频率的带限性就表明波的传播应该扩展到几何射线周围的有限空间。这一空间范围就成为菲涅尔体。在这片教案中，我们讲介绍关于菲涅尔体的物理理论，展示适用于带限地震波的波动方程的解。波动方程的有限频理论通过敏感核函数精确地描述了带限透射波和反射波的旅行时与振幅和地球介质中慢度扰动之间的线性关系。菲涅尔体和有限频敏感核函数可以通过地震波相长干涉的概念联系起来。波动方程的有限频理论引出了一个反直觉的结论-在三维几何射线上的点状速度扰动不会不会造成波长的相位扰动。因此，这说明在射线理论下的菲涅尔体理论是波动方程有限频理论在有限频下的一个特例。最后，我们还澄清了关于菲涅尔体宽度限制成像实验分辨率的误解。 引言 在地震成像技术中，射线理论通常在正演和反演中被用有构建正反演波长算子。射线理论之所以收到欢迎部分是由于计算机速度和内存的限制，因为射线理论具有较高的计算效率并且对于各种地震成像方法的应用也比较容易。而另一方面，地震成像实验清晰的表明，射线理论，由于他对波场传播的近似描述，对于散射效应严重的波场的成像是不完备的。Cerveny 给出了对于地震波射线理论的一个全面的理解。 在地震成像实验中，记录到的透射波和反射波信号都是由一个主要由低频信号组成的宽带震源激发产生的，因为地震波的高频信号在地层中很容易衰减。但是射线理论是基于高频近似的，这表明基于射线理论的成像技术和和测量波场这件之能会存在方法上的冲突。这个围绕射线且对带限地震波的传播起主要影响的空间范围就被叫做菲涅尔体。射线理论在地下构造尺度大于记录波场的第一菲涅尔带的介质中能够取得较好的效果。对于低频反射波（频率成分在10-70Hz之间）和透射波（频率成分在300-800Hz之间），第一菲涅尔体的宽度可以分别达到500m和50m的量级。这个宽度要大于我们在陆地和海洋的反射波地震勘探以及井间和垂直地震剖面中想要成像的地下地质特征。 在这篇教案中，我们将看到如何将地震分辨率扩展到识别体积小于第一菲涅尔带的不均匀体。我们将展示如把射线理论下的旅行时和振幅公式扩展到更精确的、可以应用与带限反射和透射地震信号波场近似理论。波动方程的有限频理论提出了反射和透射地震波的敏感核函数（也称作Frechet核函数）。这些有限频Frechet核函数将速度扰动和旅行时与振幅的扰动线性的联系起来。有限频波长近似被直接应用到各种地震成
地球物理学应用中的人工智能和动力系统 Alexei Gvishiani, Schmidt United Institute of Physics of the Earth RAS, Russia Jacques Octave Dubois, Institut de Physique du Globe de Paris, France Artificial Intelligence and Dynamic Systems for Geophysical Applications 2002, 347pp. Hardcover EUR 119.00 ISBN 3-540-43258-2 Springer-Verlag 本书是一套两卷的丛书，作者用新的人工智能和动力系统技术采集、管理和研究地球物理学数据。第1卷《地球物理学应用中的动力系统和动力学分类》已于1998年发表，本书为该丛书的第2卷，介绍地球物理学、地球动力学和自然灾害中应用新的几何分类归并方案、动力系统和模式识别算法等论题。原来的数学技术是建立在经典和模糊系模型上的，而应用本书描述的人工智能技术大大超越地球科学应用的界限。
全书分成两部分，共有6章。第一部分用人工智能分析地球物理数据(有3章)，涉及用几何分类归并和模糊逻辑解决地球物理数据分类问题的新概念和新方法。第1章动力学和模糊逻辑群集和分类；第2章地物理学、地震学和工程地震学中的应用；第3章地震易发区的识别和地震风险评估。第二部分分形和动力系统(有3章)，讨论不同的理论工具及它们在用大的地球物理数据集的自然系统模化中的应用，用分形和动力系统分析地貌(大陆和海洋)、水文、深海探测、重力、地震、地磁和火山所生成等的数据。第4章分形和多分形；第5章动力系统的特性和长时间系；第6章结论和远景。 本书可供从事地球物理学研究和实际工作的科学家、工程师，以及大学教师和高年级学生参考。 罗银芳，研究员(中国科学院计算技术研究所) Luo Yinfang, Professor (Institute of Computing Technology, the Chinese Academy of Sciences)
二、地震波辐射源的理论模式 1.集中力系点源 (1)集中力 弹性力学中为了分析连续体的运动，引入： Δm为ΔV中之质量；ΔF 为 Δm所受之合力。 1)r点上单位质量所受的体力(密度)： 2)r点上单位体积所含质量受到的体力(密度)： V r , m Δ F Δ lim )t,r ( X V Δ ∈ = → Δ V Δ r t), ,r ( X t),r (ρ m Δ F Δ V Δ m Δ lim V Δ F Δ lim t),r ( F V V ∈ = = = → Δ → Δ 即运动方程中的体力项。
*如果：???? ?Δ?=Δ∈≠V r 0,V r 0,t),r ( F *如果：(t) g t)dV', r'( F lim V V =∫ Δ→Δ当ΔV 趋于r 点时，积分有限。则称g(t)为作用在r 点上的集中力。 用Dirac δ函数表示： F(r, t)＝g(t)δ(r) (2)力场的势函数(用Φ和Ψ表示) *据场论分析，矢量场作Stokes 变换(分解)： 0,t),r ( F =Ψ??Ψ×?+Φ?=① *对①式两边分布求散或求旋： Ψ ??=Ψ??Ψ???=Ψ×?×?=×?Φ?=??2 2 2 )(F ;F ②
它们都是泊松方程(非奇次的拉普拉斯方程)，有定解 ∫∫ ∞ ∞ ×?= Ψ???=dV' ) r' -r (π 4 t) , r' (F ') t ,r (;dV') r' -r (π 4 t), r' (F ' t),r (Φ③ *求③式的积分：
第二式也可类似导出。力势可由给定的力场表示： ?? ? ? ?? ?×?=Ψ???=Φ∫∫∞∞dV'r t), r' (F 4π1 t),r (dV'r t) , r' (F 4π1 t),r (** ④ (3)几种基本的集中力系点源的弹性波辐射场 (均匀各向同性弹性全空间) 1)单个集中力引起的位移场(基本解)*运动方程： F u μ)u ()μ2(λt u ρ22+×?×?????+=??⑤ *位移矢量场的Stokes 分解(用小写字符?和ψ表示)： ψ;ψu =??×?+??=⑥
火山地质灾害 【摘要】：火山是地壳内部岩浆沿薄弱的深大断裂等通道喷出地表，喷出的岩浆和碎屑物在喷火口及其周围堆积的山体。火山喷出的物质有：火山气体、碎屑物、碎流、岩流、泥浆流和熔岩流等。伴随火山喷发的现象有：山崩、海啸、地震、空气振动、地形变、地壳运动等。他不仅对人类社会发展提供、扩大陆地、矿产形成和热源的有益方面，而且强烈的火山活动对地球环境和人类社会带来严重的火山危害。 四、火山灾害 1、火山喷发灾害 可分为原生灾害和次生灾害两种类型。但任何一次火山喷发都可能产生多重灾害。如1980年美国圣海伦斯火山(Mount St．Helens)喷发时，产生了碎屑流、涌浪、气爆和尘粒等灾害。火山喷发的原生灾害与喷发物质的性质密切相关，如喷发酸性熔岩的火山主要以火山碎屑流、地震、喷发物降落、有毒气体逸散等灾害为主。次生灾害中，火山泥流、大气影响(振动波和放电)、酸雨、洪水、气候变化和地面变形等虽然比较普遍，但其破坏程度较低。就人员伤亡而言，海啸和因喷发引起的饥荒与疾病对人类造成的灾难非常巨大。 2、火山熔岩流灾害 大多数火山都产生一些熔岩，但大规模的熔岩流是静火山的特征，如夏威夷的火山。熔岩流对人类的危害程度主要取决于熔岩流的规模、流速、火山口外壁斜坡坡度和熔岩流的粘滞性。熔岩流的规模越大、流速越快、火山斜坡坡度越陡、熔岩流流体的粘滞性越小，所造成的灾害就越严重。 3、火山碎屑流灾害 大规模火山喷发期间沿火山侧面斜坡快速向下运动的炽热高速的火山碎屑物质流称为火山碎屑流，这是火山喷发最具毁灭性和最致命的形式。与缓慢运动的熔岩流不同，炽热而快速运动的火山碎屑流可能使尚未来得及跑开的人群惨遭灭顶之灾。 火山碎屑流能量大、流速快，可从火山口流到100km外或更远的地方。在相当短的时间内，火山碎屑流可摧毁火山口附近方圆几公里甚至上百公里范围内的森林、村庄、桥梁及建筑物等，使火山口附近居民的生命财产安全受到严重威胁。火山喷发物降落造成的灾害，大规模的火山喷发会使大量的火山碎屑(火山集块、火山角砾、火山弹)及火山灰抛向空中，当这些物质降落时就会掩埋、破坏地面建筑、森林及动植物，甚至危害人的生命。 4、火山地震灾害 火山喷发往往伴随着地震。喷发之前常常出现局部地震，它们可能是由于岩浆房膨胀造成岩体开裂和滑动而引起的。另外一种伴随火山喷发的地震活动是火山震动或称谐震动。它由近乎连续、低频、有节奏的地面运动组成。谐震动可能伴随岩浆的实际运动(如沸腾、对流和岩浆对岩浆房四壁的拖曳)。强烈的火山地震可导致房屋倒塌，危及人们的生命安全。1991年菲律宾皮纳图博火山喷发，曾引起四次较强烈的地震，导致火山周围地壳变形，建筑物遭到破坏。 5、有毒气体逸散 许多火山通过喷气孔或间歇喷泉在不同程度上连续喷发气体。虽然水蒸气是火山喷发的主要气体，但火山气体中也含有其他气体，其中大多数可能对人类、动物或植物有害。
地震学原理与应用
第七章 地震预测
一、概说
当今世界，各种自然灾害频频发生，全世界每年大约发生20起严 重的自然灾害，年平均死亡8万余人，经济损失80余亿美元。自然灾害 是对现代科学的挑战。 地震灾害的猝发性和惨重性给人类以极大威胁，地震所造成的巨 大灾害和损失，遥居各种自然灾害之首。 1995年1月17日，日本兵库县南部地震(MW＝7.2)，发生在工业发 达、人口密集的现代化大都市大阪－神户地区。这个地震造成人员死 亡5413人、受伤2.7万人；直接经济损失超过1000亿美元。 2011年3月11日，发生在日本东北部海域的MW 9.0地震及诱发的 海啸，已确认造成14435人死亡、11601人失踪；造成了重大人员伤亡 和财产损失 。
2013-5-27 地震学原理与应用第七章 2
大陆是人类主要活动地区，发生在大陆的地震虽只占全球 地震的15％，但大地震给人类造成的损失却占全球地震损失的 85％。中国是世界大陆区地震分布最广的国家，据1970-1980年 的统计，地震造成的伤亡和损失超过了其他国家和地区的总 和，地震预报的紧迫性明显地摆在中国地震工作者面前。 2008年5月12日下午14:28发生在四川汶川地区的MS8.0级地 震，截至8月25日统计，确认死亡69226人，失踪17823人，受伤 374643人，累计受灾人数4624.9048万人。直接经济损失估计超 过8451亿元人民币。 党和国家领导人多次到灾区视察、指导抗震救援工作。
2013-5-27 地震学原理与应用第七章 3
地质灾害教案 知识要求： 1、了解地震、火山、泥石流、滑坡四种灾害的成因以及灾害之间具有相关性的基本特点； 2、了解地质灾害对人类造成的重大危害，从而认识到防御地质灾害的重要意义； 3、了解人类目前防御地质灾害的基本措施 智能训练： 培养学生依据图像资料获取知识信息的能力、分析能力和归纳能力。 思想教育： 通过学习，使学生加深对人地关系的认识，树立防灾减灾的意识并转化为自觉的行动。 阅读要求： 《印度1.26地震》《泥石流与滑坡》 教学重点：地质灾害的防御 教学难点：地质灾害的成因 教具：投影片 课型：新授课 教法：情境呈现、讨论分析、归纳小结 课时：1课时 【教学过程】 ［导入新课］我们已经了解陆地环境与人类息息相关，它为人类的生存和发展提供了多种资源。但同时，我们还应认识到，陆地环境的变化有时表现得非常剧烈，破坏了人类的生存环境，形成灾害，进而影响甚至威胁着人类的生存。 ［视频资料］地震、火山等地质现象实例过程呈现 一、主要地质灾害 （一）地震1、定义2、分类、成因、特点 ①构造地震定义:由于地应力引起构造变动而发生的地震。 成因:地应力的积累-释放 地下岩层断裂,错位,产生震动,形成地震波 地震波由地下向上传播,引起地表震动。 特点:活动频繁(全世界每年发生地震的90%) 延续时间长,影响范围广,破坏性最强。 ②火山地震：由于火山爆发和岩浆活动引起。一般震级不大，影响范围小。 ③塌陷地震：由于地下洞穴（岩溶区、地下采矿区）、地层滑落等而引起的。一般规模小，为数不多。 ［总结］大部分地震的发生与地质构造有关 ［问题］地震的发生与地质构造的关系 3、地震的分布规律 在具有一定活动性的断层地带，地震最容易发生。按板块构造理论，在板块交界地带，地壳运动比较活跃，易发生地震。 世界上两大地震带：环太平洋地震带、地中海－喜马拉雅地震带 4、地震要素 ［结合插图，讲清各地震要素的概念］ ①震源、震中、震中距、震源深度、等震（中距）线。 ②地震波：地震时，由于纵波传播的速度比横波快，先到达地面而引起地面上下颠簸；而后横波到来，地面发生前后、左右摇晃。
主要的地质灾害（一）地震 考点解读 地震的产生机制、发生过程及预防措施。 知识清单 1.概念：地壳中的岩层在________的长期作用下，会发生倾斜和弯曲。当积累的________超过岩层所承受的限度时，岩层便会突然________或________，使长期积累的________急剧释放出来，并以________的形式向四周传播，使地面震动，成为地震。 2.震级和烈度：震级是表示地震大小的等级，它与________有关，一次地震只有________震级。烈度用来表示地震时地面受到的________和破坏程度。一次地震可以有________烈度。烈度与________大小、震源深浅、________、地质构造和________等有密切关系。 3.分布：板块的________地壳________，是地震易发区。________是世界主要地震带。 参考答案 1.地应力地应力断裂错位能量地震波 2.地震释放的能量多少一个影响多个震级震中距地面建筑 3.交界处不稳定地中海——喜马拉雅地震带和环太平洋地震带 要点精析 要点一：地震灾害的形成机制与发生过程 1.地震的形成机制 ①大部分地震的发生与地质构造有关。各种地震中，构造地震影响最大，世界上发生的地震大部分属于构造地震。 ②构造运动使岩石圈内的岩石发生变形，当变形积累到一定的程度，岩石发生破裂和错动，长期积累起来的能量急剧释放出来，并以地震波的形式向四面八方传播出去，就会引起地面的震动。 ③除了构造运动，外力作用有时也会诱发地震，例如水库蓄水、人工爆破等都可能诱发地震。 地震波特点对人的影响对建筑物的影响 纵波传播速度快，引起地 面上下颠簸震动 使人先感到上下颠簸使建筑物上下震动 横波传播速度慢，使物体 产生前后水平晃动 使人在地震发生一段时间 后感到水平晃动 使建筑物水平晃动，是造成 建筑物破坏的主要原因 要点二：震级与烈度【高清课堂：主要的地质灾害（一）地震】366378 特点及主要描述参量 1.震级：是表示地震本身所释放能量大小的等级。能量越大，震级就越大。震级相差一级，能量相差30多倍。 2.烈度 概念：烈度表示地震时地面受到的影响和破坏程度。 影响烈度的因素：震级、震源深度、震中距、地质构造和地面建筑等。它们的关系如下：
一、名词解释 1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。 2震动图：用μ～t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波的震动图。 3波剖面图：某一时刻t质点振动位移μ随距离x变化的图形称之为波剖面图。4时间场：时空函数所确定的时间t的空间分布称为时间场。 5等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。 6横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传播又称之为剪切波或S波。 7纵波：弹性介质发生体积形变（即拉伸或压缩形变）所产生的波称为纵波，又称压缩波或P波。 8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。 9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻t1波前面上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从t1时刻开始产生子波向外传播，经过Δt时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t1＋Δt时刻的新的波前面。10视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视速度。V* 11观测系统:在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行√×追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测系统。
12水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。 13时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。 14同向轴：在地震记录上相同相位的连线。 15波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。 二、判断题 1．视速度小于等于真速度。× 2．平均速度大于等于均方根速度。× 3.仅在均匀介质时，射线与波前面正交。× 4.纵波和横波都是线性极化波。× 5.地震子波的延续时间长度同它的频带宽度成正比。× 6.倾斜界面情况下，折射波上倾方向接收时的视速度等于下倾方向的视速度。× 7.折射波时距曲线是通过原点的直线，视速度等于界面速度。× 12．瑞雷面波是线性极化波。× 8.折射波的形成条件是地下存在波阻抗界面。× 9.对水平多层介质，叠加速度是均方根速度。√ 10.从各个方向的测线观测到的时距曲线极小点位置，一般可以确定反射界面的大致倾向。√ 11. 相遇观测系统属于折射波法的观测系统√
单选： 1、让人产生震感而又不会造成较大破坏的地震通常称为有感地震，它的震级范围一般是（B ）级。 A、2～3 B、3～4.5 C、5～7 D、7~9 2、震级相差一级，能量相差约（B）倍。 A、10 B、30 C、50 D、100 3、按地震成因划分，目前世界上发生的地震主要属于(A ) 类型。 A、构造地震 B、火山地震 C、塌陷地震 D、人工地震 4、危害和影响最大的地质灾害是（ A） A．地震 B．火山 C．滑坡 D．泥石流 5、我国较大规模地开展地震监测预报工作是从(C)震后开始的。 A、1920年海原地震 B、1966年邢台地震 C、1975年海城地震 D、1976年唐山地震 6、唐僧师徒四人路径火焰山，猪八戒问唐僧火焰山是怎么形成的，唐僧支吾半天没有回答上来，需要求救，那么你的答案是（D）？ A、森林野火 B、瓦斯自燃 C、地热异常 D、煤层自燃 7、据统计，唐山大地震后的抢险救灾中，统计出了抢救时间与救活率的关系，其中第三天的救活率为（D）： A、60.6% B、70.5% C、53.8% D、36.7% 8、国家减灾委员会办公室设在哪个部门（A）？ A 民政部 B 水利部 C 中国气象局 D、国土资源部 9、有关地震的叙述，正确的是(D） A．大多数地震与火山活动有关 B．岩石发生断裂引起地震的地方叫震中 C．5级以下的地震，称为微震；5级以上的地震，称为破坏性地震 D．震级每增加1级，能量约增加30倍 10、请问位于黑龙江德都县的五大连池是怎么形成的？ A、地震引起的滑坡将河道堵塞而形成的。 B、由于泥石流将河道堵塞，经过蓄水形成的。 C、火山喷发出来的熔岩流阻塞河道后形成的火山堰塞湖。 D、地面被地震震陷后，蓄水形成的。 11、《地质灾害防治管理办法》是哪个部门颁布的？（A） A、国土资源部 B、国务院 C、国家发改委 D、民政部 12、地面沉降往往发生在（B）。 A、物质不均匀，孔隙率大，地下水丰富的地区。 B、物质均匀，孔隙率大，地下水丰富的地区。 C、物质不均匀，孔隙率小，地下水不丰富的地区。 D、物质均匀，孔隙率小，地下水不丰富的地区。 13、在山区旅游时，突然遇到泥石流怎么办，下面正确的是？（A） A、向泥石流沟两侧跑。 B、向山坡上面爬，爬得越高越好，也可爬上附近的高树。 C、停留在坡度大，土层厚的凹处，凭借其阻挡作用避过泥石流。 D、长时间降雨或暴雨之后返回危险区是安全的，因为泥石流的最佳暴发时间已过，不会再暴发了。 14、从震中到震源的距离叫做震源深度，震源深度在（B）公里以内为浅源地震。
机械波与电磁波的区别与应用 机械波与电磁波是波的两种主要形式，它们共有波的基本特性：比如说能发生反射、折射、干涉、衍射，都能够传播能量与信息，波速、波长、频率之间具有同样的关系。它们又有各自不同的地方：电磁波是一种纵波，有偏振现象，机械波的形式可以是纵波也可以是横波、电磁波的传播不需要介质，机械波必须在介质中传播。由于两者性质的不同，他们在现实生活中也有着不同的应用。 远距离的测量可以用到机械波和电磁波。在海上航行的船只在测量海底深度时会用到一个叫声纳的装置，它的工作原理是发出一束能量很强的超声波，超声波在到达海底后发生反射，测量超声波发射到反射回船只的时间就能得到海底的深度。当测量地球到月球的距离时，就必须用到电磁波。将上述工作原理中的超声波改为电磁波就能合理地测量地球到月球之间的距离。超声波的穿透能力很强，在水中传播时损耗很小，所以能够较好地测量海底的深度，但是超声波不能在真空中传播，所以在测量地月距离时必须要用到电磁波。 机械波的另一个主要应用表现在对地震波的测量和分析。 地震波是由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源释放出巨大的能量。震源区的介质在这股能量的驱动下发生剧烈的振动和破裂，这种振动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及其表层各处传播出去，形成了连续介质中的弹性波。地震震源施放出的能量沿振动波传播到地表，给地面的建筑物造成强烈的破坏。 地震波主要分为两种，一种是实体波，一种是表面波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部。实体波在在地球内部传递，又分成P 波和S 波两种。 P 波为一种纵波，粒子振动方向和波前进方平行，在所有地震波中，前进速度最快，也最早抵达。P 波能在固体、液体或气体中传递。 S 波前进速度仅次于P 波，粒子振动方向垂直于波的前进方向，是一种横波。S 波只能在固体中传递，无法穿过液态外地核。 表面波又称L 波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。表面波有低频率、高震幅和低频散的特性，只能沿地表传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 根据对波动方程20tt xx u v u -=的分析可以得到：地震波的传播速度由下式决定。 v = 该式中E 为介质的弹性模量，ρ为介质的密度。
最新整理高一地理教案地质灾害教学设计地质灾害教学设计 ●教学目标 知识目标 1.了解地震、火山、滑坡和泥石流灾害的成因、分布、危害及防御措施。 2.理解各种灾害之间的关联性。 能力目标 培养学生把课本知识与生活实际相结合，即理论联系实际的能力。 德育目标 使学生正确对待地质灾害的发生，树立预防为主、监测预报的思想观念。 ●教学重点 1.主要地质灾害的成因、危害及防御。 2.地质灾害的关联性。 ●教学难点 地质灾害的关联性。 ●教学方法 对第一个问题主要采用谈话法和讨论法，第二个问题采用综合分析法，第三个问题以学生自学、教学归纳、引导为主。 ●教具准备 投影仪、投影片、景观图片或录像资料。 ●课时安排 一课时 ●教学过程
［导入新课］ 同学们！还记得什么是地质作用吗？(学生回答后教师再引导)地质作用有些进行得十分缓慢，不容易被人们觉察，如海陆变迁。但有些就进行得非常迅速、激烈，如山崩、地震、火山喷发等，往往造成地质灾害，危及人民的生命财产。这就是我们今天要学习的内容。 ［讲授新课］ 4.6地质灾害(板书) 一、主要地质灾害(板书) 1.地震(板书) (教师首先播放一段有关地震的录像资料，然后提出问题让学生思考)请大家看完录像后思考下列问题： (1)地震是怎样发生的？ (2)哪些地方易发生地震？ (3)震源与震中是怎样区别的？ (学生回答、教师归纳，略) (教师补充)大部分地震的发生与地质构造、即板块运动有关，还记得老师在讲课时曾这样说过：板块内部较稳定，交界地带不太平，火山、地震常发生。 从图4.24中可看出：震中和震源在一条垂线上，震中位于地面，而震源处于地球内部，即发生地震的源地。 地震的大小就是震极。一般情况下： (教师可结合有关资料给学生作解释) 地震，特别是震级较高的(一般达6级以上)大地震，其破坏程度是很大的。(结合图4.25和有关资料作补充说明)
高二地理 地质灾害测试题 一、单选题 1．大多数地震与下列哪种因素有关 A ．火山活动 B ．地质构造 C ．外力作用 D ．褶皱形态 2．在我国，造成人员伤亡最惨重的灾种是 A ．地震灾害 B ．滑坡 C ．泥石流 D ．火山喷发 3．地震作为主灾可能引起的自然灾害有 ①海啸 ②滑坡 ③火山喷发 ④龙卷风 A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．②④ 4．下列有关地质灾害关联性的说法，正确的 A ．某地发生的滑坡与泥石流，与破坏植被、不适当地开挖无关 B ．某地发生的滑坡与泥石流，一定与地震的发生有关 C ．一种原发的地质灾害往往诱发其他灾害 D ．人类活动不会诱发地质灾害 5．山区地震后，可能引发的次生自然灾害有（ ） ①风暴潮 ②泥石流 ③山体崩塌 ④滑坡 Ａ．①②③ Ｂ．①②④ Ｃ．①③④ Ｄ．②③④ 6．关于1976年7月发生唐山大地震的正确叙述是 A ．国内外地震台所测的震级不同，这是因为一次地震有几个震级 B ．国内外地震台所测的震级不同，这是因为离震中距离不同，震级也就不同 C ．市内有个别建筑物未倒塌，说明震中附近地区烈度为零 D ．离震中远近不同地方的烈度不同，说明一次地震有不同的烈度 下图表示1816年印度尼西亚大松巴哇火山爆发后火山灰厚度的分布。读图回答 7、根据火山灰厚度的分布情况，可推测火山爆发期间的风向是（ ） A ．西北风 B ．东南风 C ．西南风 D ．东北风 下表显示X 、Y 两地同年出现地震的有关资料。X 地位于美国 西部，Y 地位于 印度中部。读表回答8～9题。 地点 X Y 人口密度（人/平方千米） 200 500 震中距 地震发生时间（地方时） 10:25 4:00 震级 死亡人数 8 1820
中科院研究生院硕士研究生入学考试 《应用地球物理》考试大纲 本《应用地球物理》考试大纲适用于中国科学院研究生院地球物理学各专业的研究生入学考试。应用地球物理学是研究地球物理场空间与时间分布规律以实现地质勘查和找矿目标的一门应用科学。通过观测和研究不同岩、矿石间物理性质的差异，利用物理学原理分析和解释各种地球物理场的特点和意义。要求考生准确掌握应用地球物理基本概念和基本原理，了解主要的六种（重、磁、电、震、放射性和地热）勘探方法。考试内容包括三部分：（1）重力勘探与磁法勘探；（2）电法勘探、放射性测量与地热测量；（3）地震勘探。试题内容包括名词解释（50分）、简答题（50分）、综合计算证明题（50分）。 一、考试内容 （一）应用地球物理基础知识 1.基本概念和基础理论 2.常见岩石的物性差异 3.地球物理场基本知识 4.地球物理勘探方法特点 （二）重力勘探 1.地球重力场的组成 2.正常重力场与重力异常 3.重力测量与重力观测资料改正的基本方法 4.重力异常数据处理与解释的基本方法 （三）磁法勘探 1.地球磁场的组成及基本特征 2.岩石的磁性 3.磁测工作和资料改正的基本方法 4.磁异常数据处理和解释的基本方法 （四）电法勘探 1.电阻率法 2.充电法和自然电场法 3.激发极化法 4.电磁感应法 （五）放射性和地热勘探 —1—
1.放射性的基本知识 2.放射性测量原理及野外工作方法 3.地热学基本知识 4.地温梯度与岩石热物理参数的常用测量方法 （六）地震勘探 1.地震波的动力学 2.地震波的运动学 3.地震勘探的野外工作方法 4.地震资料的数据处理与解释 二、考试要求 （一）应用地球物理基础知识 1.掌握地球物理勘探方法的基本分类、理论基础及应用范围 2.熟悉常见岩石的形态特征、物性特点及其差异 3.了解不同矿藏的地球物理异常特点 （二）重力勘探 1.熟悉地球重力场模型 2.了解重力测量野外工作方法 3.熟悉常见岩（矿）石密度 4.掌握重力异常数据处理方法 5.熟悉重力资料解释的基本步骤和方法 （三）磁法勘探 1.熟悉地磁要素及地磁场的解析表示 2.了解磁法勘探野外工作方法 3.熟悉常见岩石磁性特征 4.掌握磁异常各分量转换方法及简单形体磁异常解释方法 （四）电法勘探 1.掌握岩石电阻率的测定方法，熟悉电阻率剖面法、测深法基本装置类型 2.了解岩石的自然极化特性，熟悉常见自然极化电场特点及自然电场法的应用 3.了解岩石的激发极化机理，熟悉激发极化的频率特性、时间特性及其应用 4.掌握电磁法的理论基础，熟悉电磁测量剖面法、测深法的分类特点及应用（五）放射性和地热勘探 1.熟悉放射性现象及α射线、β射线、γ射线的基本特点 2.了解放射性测量方法原理 3.熟悉地热学中的常见物理量含义及岩石热物理性质 4.了解地球热结构特点，掌握大地热流密度的含义和测量方法 （六）地震勘探 —2—