第8章_4 地震观测与震源参数测定-震级测量
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地震是如何记录测定的今年2月6日23时50分,台湾花莲发生6.5级地震,浙江省沿海部分地区有强烈震感。
民众纷纷打电话到地震局询问,得知是台湾发生了6.5级地震后又问:“是里氏震级吗?”那么,大家知道什么是“里氏震级”吗?到目前为止,世界上发生的最大地震为1960年智利里氏8.9级。
这又是为什么?要弄清楚这些问题,我们必须从认识地震仪开始。
模拟地震仪公元132年,我国东汉时期的科学家张衡发明了候风地动仪,这是世界上第一架检测地震的仪器。
候风地动仪内部中央立着一根铜质都柱,周围有八套牙机装置,外部周围铸着八条龙,按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。
牙机由一对杠杆构成,负责龙口的开合。
某处发生地震时,都柱便倒向那一方,触动牙机,使这个方向的龙张嘴吐出铜珠,落到与之对应的那个铜蟾蜍嘴里,发出“当啷”的声响,人们就知道那个方向发生了地震。
公元138年,设置在洛阳的候风地动仪检测到了一次发生在甘肃省内的地震,这是人类历史上第一次用机械装置检测到远处发生的地震。
但是地动仪无法确定发震时刻,更无法测定震级。
因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪。
第一台科学意义上的近代地震仪是意大利人切基于1875年发明的,其最根本的部分是传感地动的“摆”。
它是一個可作为标准的、惯性较大的物体(例如一个很重的铁锤)。
平常“摆”都是静止不动的,地震来时,地面和附近的房子发生振动,而“摆”不动,“摆”与地面间就产生了相对运动。
这个相对运动可以用一套杠杆装置加以放大,或变成电信号。
把这个电信号经过适当放大之后用检流计记录下来,就成为了地震信号。
从地震仪诞生以来,地震工作者便一直用它来观测地震。
通过不断的改进和完善,近代地震仪的灵敏度可以达到10万倍数量级,已经可以记录到距离台站很远的小地震。
虽然这种地震仪灵敏度很高,但动态范围不大,遇到大地震时就容易“出格”,即超过量程。
然而,地面振动的幅度跨越大约8个数量级,振动频率跨越大约6个数量级,且地球产生的脉动在5~10秒有一个峰值(图1)。
《地震震级的测量》教学设计1 教科版地震震级的测量教学设计目标本教学设计旨在帮助学生了解地震震级的概念和测量方法,培养他们的科学观察和实验技能。
教学内容1. 地震震级的定义:介绍地震震级是衡量地震强度的指标。
2. 地震震级的测量方法:介绍利用地震波信息来测量震级的原理和步骤。
3. 实验演示:通过实验演示帮助学生理解地震波信息的采集和分析过程。
教学步骤步骤一:介绍地震震级的定义在课堂上通过图示和简单的语言解释地震震级的定义和意义,引发学生的兴趣和好奇心。
步骤二:介绍地震震级的测量方法通过教师讲解和示范,学生了解地震波信息的采集和分析过程。
教师可以演示使用地震测量仪器的方法,并带领学生分析实际地震波数据。
步骤三:实验演示为了更好地帮助学生理解地震波信息的采集和分析过程,设计一次实验演示。
以下是实验步骤:1. 学生组成小组,每组配备地震测量仪器和实验材料。
2. 模拟地震波:教师会安排实验材料(如弹簧、球、地震模拟器等),学生利用这些材料模拟地震波的传播。
3. 数据采集:学生使用地震测量仪器采集模拟地震波的数据。
4. 数据分析:学生根据采集到的数据进行计算,得出模拟地震波的震级。
5. 结果展示:每个小组向全班展示实验结果,并讨论数据分析的过程,以及可能存在的误差和改进方法。
教学效果评估通过以下方式对学生的研究效果进行评估:1. 回答问题:提出一些与地震震级测量相关的问答题,检查学生对于地震震级概念和测量方法的理解。
2. 实验报告:要求每个小组提交一份实验报告,包括实验设计、数据采集和分析过程以及结果讨论。
3. 课堂讨论:鼓励学生在课堂上分享实验结果和思考,以促进同学间的研究交流。
参考资料以上是《地震震级的测量》教学设计的内容和步骤,目标是帮助学生了解地震震级的概念和测量方法,并通过实验演示培养他们的科学观察和实验技能。
地震地震前兆的观测与分析地震是地球表面的一种自然现象,而地震前兆则是地震发生之前可以观测到的一系列现象。
正确观测和分析地震前兆对于预测地震、减轻地震灾害具有重要意义。
本文将介绍地震前兆的观测方法和分析手段。
一、地震前兆的观测方法1. 地震仪器观测地震仪器是地震前兆观测的主要工具之一。
其中最常用的是地震仪,通过地震波的记录和分析,可以探测到地震前兆的信号。
地震仪器可以分布在地震活动频繁的地区,对地震的震级、震源位置和震源机制等进行观测和记录。
2. 环境参数观测地震前兆观测还可以通过观测环境参数来获取。
例如,地下水位的变化、地磁场的异常、地壳形变、地下孔隙压力的变化等。
这些环境参数的异常波动可以被理解为地震前兆的信号,提醒人们可能即将发生地震。
3. 动物观测动物在地震发生前会展现出一些异常行为,例如鸟群的飞行轨迹变化、牲畜的异常叫声等。
这些异常行为往往与地震前兆有关,对于地震前的预警具有一定的参考意义。
二、地震前兆的分析方法1. 统计学分析通过对大量历史地震数据和前兆观测数据的统计学分析,可以获取地震前兆与地震发生的关联关系。
例如,某个特定的前兆信号出现的频率越高,与地震发生的时间越接近,那么这个前兆信号就越可能是地震的预警信号。
2. 机器学习方法随着人工智能技术的发展,机器学习被应用于地震前兆的分析中。
通过对大量前兆观测数据的训练,机器学习模型可以学习出地震前兆与地震发生之间的模式和规律。
这种方法具有较高的自动化程度和准确性。
3. 数值模拟利用计算机模拟地震前兆与地震发生的过程,可以更深入地理解地震前兆的本质。
数值模拟可以通过建立地震活动的物理模型,模拟地震前兆的产生和传播过程,为地震前兆的观测和分析提供理论依据。
三、地震前兆的意义和应用1. 地震预警通过对地震前兆的观测和分析,可以提前预警可能发生的地震,为人们采取适当的防灾减灾措施争取宝贵时间。
地震预警系统的建立可以在地震发生前几秒到几十秒内发出警报,为人们躲避危险、切断电力和气体供应等提供了关键信息。
如何评估地震的震级和震源地震是一种地球表面地壳运动的自然现象,它带来巨大的破坏和威胁。
评估地震的震级和震源是地震学研究中的重要内容。
本文将介绍如何评估地震的震级和震源的方法和过程。
一、震级的评估地震的震级是衡量地震能量大小的指标,常用震级有里氏震级(ML)、面波震级(Mb)和体波震级(Mb)。
评估地震的震级主要依据地震记录的振幅和频率特征。
1. 收集地震记录评估地震的震级首先要获取地震记录,地震记录通常是由地震仪器(如地震仪、加速度计等)收集到的地震波数据。
地震记录中包含了地震波的振幅和频率信息。
2. 处理地震记录处理地震记录的目的是提取地震波的振幅和频率特征。
常见的处理方法包括滤波、积分和差分等。
滤波可以去除地震记录中的噪声,使地震波信号更加清晰。
积分和差分可以得到地震记录的速度和加速度信息。
3. 估算震级估算震级的方法有很多种,常用的方法包括振幅比较法、计算震源矩张量、地震矩展位法等。
振幅比较法是通过比较地震记录的振幅和标定地震记录的振幅来估算震级。
计算震源矩张量可以根据地震波速度和地震震源的面积计算地震的矩张量,进而估算震级。
二、震源的评估地震的震源是地震发生的具体位置,评估地震的震源可以帮助我们了解地震的发生机制和地震活动区的分布。
1. 收集震源数据评估地震的震源首先要收集震源数据,震源数据包括地震的发生时间、地震的位置和地震的震源机制等信息。
地震的位置可以通过地震仪器的定位系统测量得到,地震的震源机制可以通过地震波形分析和反演得到。
2. 震相的分析地震波在地球内部传播时会产生不同的震相,不同的震相对应不同的传播路径和速度。
通过分析地震波的震相可以确定地震的震源位置,常用的震相分析方法包括P波到时和S波到时的判断。
3. 反演震源机制地震的震源机制是地震波传播过程中地震源区断层滑动的几何形态和滑动方式。
通过反演地震波的极化和振幅信息可以得到地震的震源机制,反演方法有格林函数方法和正演模拟等。
甘肃地震的震源参数估计与震级计算方法地震是自然界一种常见的地球物理现象,其产生的原因与地球板块运动、地壳构造以及岩石变形等因素密切相关。
对地震的了解和研究,对于预测地震、减少地震灾害具有重要意义。
甘肃地震是中国西北地区近年来发生的一次重大地震事件,本文将介绍甘肃地震的震源参数估计与震级计算方法。
一、地震震源参数的定义和估计方法地震震源参数是描述地震发生位置和强度的参数,主要包括震源深度、震源经纬度和震源时间。
对于震源参数的准确估计有助于我们对地震灾害的理解和评估。
1. 震源深度的估计方法震源深度是指地震发生的深度位置,其估计主要依靠地震波的传播速度和到时数据的分析。
常用的方法包括地震波形研究、射线追踪等。
2. 震源经纬度的估计方法震源经纬度是指地震的经度和纬度坐标,其估计可以通过地震台网的地震仪观测数据和定位算法进行计算。
常用的方法有P波到时差法、S波到时差法等。
3. 震源时间的估计方法震源时间是地震发生的确切时刻,其估计通常依靠地震仪网络的数据和台站观测到时的分析。
常用的方法包括震相对时法、震相绝对时法等。
二、地震震级的定义和计算方法地震震级是用于表示地震能量大小的物理量,用来衡量地震的强弱程度。
常用的地震震级计算方法包括矩震级法和能量震级法。
1. 矩震级法矩震级法是基于地震矩张量理论推导出来的计算方法,通过地震波的振幅、震源面积和矩张量等参数,计算得到地震的矩震级。
其计算公式如下:Mw = 2/3 * (log(M0) - 16.1)其中,Mw为矩震级,M0为地震矩。
2. 能量震级法能量震级法是基于地震释放的能量推导出来的计算方法,通过地震破裂面积、滑动位移和岩石弹性模量等参数,计算得到地震的能量震级。
其计算公式如下:Me = 2/3 * (log(E) - 4.8)其中,Me为能量震级,E为地震释放的总能量。
三、甘肃地震震源参数估计与震级计算实例分析以甘肃地震为例,利用地震台网的数据和相关算法,可以对该次地震的震源参数进行估计和计算。
地震监测的主要手段及方法地震监测的主要手段及方法地震的微观异常观测人的感官无法觉察,只有用专门的仪器才能测量到的地震异常称为地震的微观异常,主要包括以下几类:测震:记录一个区域内大小地震的时空分布和特征,从而预报大地震。
人们常说的“小震闹,大震到”,就是以震报震的一种特例。
当然,需要注意的是“小震闹”并不一定导致“大震到”。
地壳形变观测:许多地震在临震前,震区的地壳形变增大,可以是平时的几倍到几十倍。
如测量断层两侧的相对垂直升降或水平位移的参数,是地震预报重要的依据。
地磁测量:地球基本磁场可以直接反映地球各种深度乃至地核的物理过程,地磁场及其变化是地球深部物理过程信息的重要来源之一。
震磁效益的研究有其理论依据和实验基础,更有震例的事实。
地电观测:地震孕育过程中,将伴随有地下介质(主要是岩石)电阻率的变化及大地电流和自然电场的变化,由于这些变化与岩石受力变形及破裂过程有关,因此提取这一信息可以预测地震。
重力观测:地球重力场是一种比较稳定的地球物理场之一,它与观测点的位置和地球内部介质密度有关。
因此,通过重力场变化可以了解到地壳的变形、岩石密度的变化,从而预测地震。
地应力观测:地震孕育不论机制如何,其实质是一个力学过程,是在一定构造背景条件下,地壳体中应力作用的结果。
观测地壳应力的变化,可以捕捉地震前兆的信息。
地下水物理和化学的动态观测:地下水动态在震前异常现象,宏观现象如水井水位上涨,水中翻花冒泡、井水变色变味等;微观现象如水化学成分改变(如水中溶解氡气量变化等),固体潮(天体引潮力引起的地下水位涨落现象——就象海水潮涨落一样)的改变等。
通过地下水动态的观测,可以直接地了解含水层受周围的影响情况和受力的情况,从而进行地震预报。
类似这样的经常性的监测手段和预报方法还有不少。
地震学家们根据多种手段观测的结果,综合考虑环境因素、构造条件和地球动力因素等,提出慎之又慎的分析预测意见。
地震的宏观异常观测人的感官能直接觉察到的地震异常现象称为地震的宏观异常。
地震监测与勘探的测绘方法与技巧地震是地球表面的一种地质现象。
它在短时间内释放出的巨大能量会导致岩石的断裂和运动,从而引发振动,给人类和其他生物带来巨大的灾害。
因此,地震监测和勘探对于预测和防范地震灾害具有重要意义。
本文将探讨地震监测与勘探的测绘方法与技巧。
地震监测是对地球的震动进行实时或近实时监测和记录的过程。
它主要通过地震台网、地震仪和其他相关设备来实现。
地震台网是由多个地震台站组成的网络,分布在全球各个地区。
它们通过感应地震波并将其转换为电信号,进而记录和分析地震活动的特征和规律。
地震仪是一种专门测量地震波的仪器,可以记录地震波的振幅、频率和速度等参数。
这些设备的广泛应用使得我们可以实时了解地震的发生情况和过程。
地震勘探是指通过地震波的反射和折射特性,来获取地下地质信息和构造特征的方法。
它主要应用于石油勘探、地质调查和地下工程等领域。
地震勘探分为震源发射和地震波接收两个步骤。
在震源发射阶段,震源会释放出一系列地震波,地震波在地下介质中传播并发生反射和折射。
在地震波接收阶段,接收器会接收到反射和折射的地震波,并将其转化为电信号进行记录和分析。
在地震监测和勘探中,测绘方法和技巧是非常重要的。
首先,测绘人员需要精确确定测点和测线,以确保数据的准确性和可靠性。
其次,他们需要选择适当的仪器和设备来进行实地测量。
例如,地震监测中通常使用的地震仪可以测量地震波的振幅和频率,而地震勘探中通常使用的地震震源可以产生一系列地震波以探测地下情况。
此外,他们还需要合理设置数据采样频率和采样点数,以确保数据的充分和准确。
最后,他们需要使用合适的数据处理和分析方法来提取有用的信息。
例如,地震监测中常用的数据处理方法包括滤波、叠加和相干分析等,而地震勘探中常用的数据处理方法包括地震剖面分析和层析成像等。
除了上述测绘方法和技巧,现代地震监测与勘探还涉及到一些新技术和手段。
例如,近年来,随着激光雷达技术的发展,高精度的数字高程模型(DEM)和地形数据的获取变得更加容易。
地震预报事业单位的震源参数计算与分析方法地震预报是一项重要的事业,预报地震的准确性关系到人们的生命财产安全。
地震预报事业单位是负责进行地震预报工作的机构,他们需要准确计算和分析地震的震源参数,以便提供准确的地震预报。
本文将介绍地震预报事业单位常用的震源参数计算与分析方法。
一、震源参数的意义与定义震源参数是描述地震活动的物理量,包括震级、震源深度、震源位置和震源机制等。
震级是评估地震能量释放大小的指标,震源深度是地震发生位置与地表之间的垂直距离,震源位置是地震发生的地理坐标,震源机制是描述地震破裂过程的地震波产生机制。
准确计算和分析这些震源参数对于地震预报的准确性至关重要。
二、震源参数的计算方法1. 震级计算方法震级是评估地震能量释放大小的指标,常用的计算方法有利用地震波形振幅的震级计算方法和利用地震波形矩的震级计算方法。
地震波形振幅的震级计算方法根据地震波形的振幅与震级之间的经验关系进行计算,而地震波形矩的震级计算方法则根据地震波形矩与震级之间的关系进行计算。
2. 震源深度计算方法震源深度是地震发生位置与地表之间的垂直距离,常用的计算方法有利用地震波形到时的震源深度计算方法和利用地壳波速结构模型的震源深度计算方法。
地震波形到时的震源深度计算方法根据地震波形到时与震源深度之间的经验关系进行计算,而利用地壳波速结构模型的震源深度计算方法则根据地壳波速结构模型进行计算。
3. 震源位置计算方法震源位置是地震发生的地理坐标,常用的计算方法有利用三台地震台的观测数据进行三角定位的震源位置计算方法和利用地震波传播速度的震源位置计算方法。
三台地震台的观测数据进行三角定位的震源位置计算方法利用三台地震台观测到的地震波到时数据进行计算,而利用地震波传播速度的震源位置计算方法则根据地震波的传播速度进行计算。
4. 震源机制计算方法震源机制是描述地震破裂过程的地震波产生机制,常用的计算方法有利用地震波形的反演方法和利用震动数据的反演方法。
地震的基本参数:发震时刻(H)、震中位置(经度λ,纬度φ;)、震级大小M、震源深度h。
(其中时间、地点、震级亦为表述一次地震的三要素。
)地震参数的测定:①震中位置的测定:由多年观测的数据,可把从已知地震的震中至已知地震台的距离(震中距)和各震相从震源传播到各地震台所需的时间(该震相的走时)编列成走时表或绘成一组走时曲线。
当发生一个新地震时就可利用某两种波的走时差来求得震中位置。
现在常用的方法是先假定一个大致的震中位置和震源深度,由此计算出地震波从震源传播至各地震台的走时,并与实际观测值相比较,然后对假定的震中位置和震源深度略加修正,再重复上项计算,如此迭代直至误差小到令人满意为止。
②发震时刻的测定:震中位置或震中距离测定之后,就可按走时表查出或用公式算出某波的走时,从观测到的该波的到时中减去此值,即得到发震时刻。
③震源深度的测定:如果是近震可用作图法测定。
从震源到地震台的震源距离D同S波与P波的到时差S-P成正比。
其比值叫虚波速度,即在该区域内S波速度的倒数同P波速度倒数的差。
在不大的范围内其值尚稳定。
倘若共有3个台观测到某地震,就可以此3台为中心,以此3台所测到的S-P乘以虚波速度为半径,画3个向下的“半球面”,此3个“半球面”相交之点即为震源。
其深度可用简单平面作图法求得。
如为远震则不能用此法。
远震发出的波有一部分P波从震源直接传至地震台,另有一部分P波先近乎垂直地传至地面,经反射后再传至地震台,名pP波。
因pP波与P波的到时差是震源深度与震中距的函数,由此即可计算震源深度。
④震级的测定:地震的大小或强弱以震级表示。
地震愈大,地震的震级数愈大。
地震仪上所记到的地动位移振幅除同地震震级有关外,还同震中距、仪器的自然周期和放大倍数、仪器的安置方式、地震波的传播途径以及台站的地质条件等有关。
传播途径和台站地质条件的影响常视为一种固定的改正值;仪器的性能和安置也是不轻易改变的,故从地震图上量得地震波的最大幅度(及地震波的周期)以后即可计算震级。
《地震震级的测量》教学设计1 教科版地震震级的测量教学设计1 教科版一、教学目标1. 了解地震震级的概念和重要性。
2. 学会使用地震仪器测量地震震级。
3. 掌握地震震级的计算方法和应用。
二、教学内容1. 地震震级的定义和意义。
2. 地震仪器的种类和原理。
3. 地震震级的测量方法和步骤。
4. 地震震级的计算公式和应用案例。
三、教学过程1.导入(10分钟)通过展示一些地震引发的破坏图片或视频,引发学生对地震的兴趣并思考地震对人类社会的影响。
2.理论讲解(20分钟)简单介绍地震震级的定义和概念,重点强调地震震级对了解地震的强度和破坏程度的重要性。
3.仪器使用(30分钟)分发地震仪器,并讲解不同地震仪器的原理和使用方法。
组织学生亲自操作地震仪器,模拟地震测量过程。
4.测量实验(40分钟)在指定的地点进行地震震级测量实验。
学生按照指导手册中的步骤和要求,使用地震仪器测量地震震级,并记录实验数据。
5.结果分析(20分钟)学生根据实验数据计算地震震级,并对结果进行分析和讨论。
引导学生思考不同地震震级对人类生活和建筑物安全的影响。
6.知识巩固(10分钟)通过小组讨论或问答方式,复地震震级的计算公式和应用案例。
7.作业布置(5分钟)布置练题,要求学生继续独立计算地震震级,并思考地震预警系统的原理和作用。
四、教学评价1. 观察学生在实验过程中的操作情况,评价其仪器使用的熟练程度。
2. 评价学生对地震震级概念的理解和计算能力。
3. 参考学生对地震震级应用案例的分析和思考程度。
五、教学资源1. 地震震级测量实验指导手册。
2. 地震仪器和相关设备。
3. 地震震级计算公式和实际案例资料。
六、教学反思为了提高地震震级教学的效果,可以进一步加强实践环节,增加学生的参与度。
同时,在教学中注意让学生了解地震安全知识和应急措施,培养其地震科学素养和应对能力。