地震学chap8
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第一章 地震学
R pp 2 1V p 2 ' T pp 1V p1 2V p 2 4 1V p1 2V p 2 ' 2 T pp T pp 1 R pp ( 1V p1 2V p 2 ) 2
'
1V p1 2V p 2 1V p1 2V p 2
波在介质中向前传播刚开始振动的质点与尚 未振动的质点之间的分界面称波前面 波在介质中向前传播将停止振动的质点与已 停止振动的质点之间的分界面称波尾面 这两个面之间为扰动区
R
时，波前面为 平面，波为平面波
R
波形图：
x
同一质点不同时间的 振动情况。
T
t
f 1/ T
波剖面：
同一时间不同质点的 振动情况
地球介质模型
自然界中的物体，根据它们对外力作用的反应，可以划分 为刚体、弹性体和塑性体。 一个物体在外力作用下发生平移或转动，并且可沿着力的 作用方向传递力的作用，称为刚体。 当一个物体受到外力作用，在它的内部质点间发生位置的 相对变化，从而使其形状改变，称为应变。 处于应变状态的物体，为保持其平衡状态，在内部质点间 产生内力作用，称为应力。
2u 1 2u E 2 2 ， c＝ x 2 c t
• • • • •
通过 1）运动平衡方程 2）几何方程 3）虎克定律 可以得到均匀各向同性完全弹性介质下 的位移-运动方程（Lame(拉梅)方程）
2
u 2 2 ( ) grad u F t
波速Vp、Vs取决于介质的弹性常数，即：
2 12 Vp ( )
Vs
在均匀各向同性介质中， 都为常量,所以波在这样 , , 的介质中传播速度亦为常量。下面我们来考虑纵横波速 度比：
地震学基础第八讲
3)地震界面与地质界面地震界面： 地震界面与地质界面地震界面： 地震界面与地质界面地震界面 是指地震波速度在介质分界面两侧具有不相等的速度和密度值， 也叫波阻抗界面。是用地震记录同相轴确定的界面。 地质界面： 地质界面： 是指岩石种类和岩性有差别的介质分界面。在很多情况下两者 是相同的，但有时也并不完全相一致。例如，不同年代的各种岩 石的波速度值V，可以很接近甚至相等，此时速度界面就很难或
3)孔隙中的填充物的性质 孔隙中的填充物的性质: 孔隙中的填充物的性质
孔隙中填充物的物性对岩石的波速度影响也较大。因波在空气和水中传播 速度差异很大，在空气中V=340m/s，在水中V=1500m/s，若水结冰则 V=3000m/s。例如砂岩，当Φ=0的时候Vp=5200m/s，当Φ=10%时 Vp=2500m/s。当Φ=20%的时候，Vp=1610m/s。用来寻找地下水的含水砂 岩时，当Vp<1500m/s时，这种砂岩孔隙度大而不含地下水。 不是所有岩石中孔隙含水增加都会引起Vp的增大，有时孔隙水也可以使 一些软岩石的骨架结构遭受破坏，Vp不升反降。例如强风化的鞍山岩和固结 度很低的凝灰岩等软岩层，含水增加都会导致Vp值下降。
V = V 0 (1 + β Z ) q
由以上的论述可以知道，岩石、地层的波速值的大小和变化规律是我们判别 岩性、识别地质构造的主要依据。是工程地震勘察工作的生命线。下面我们 就与地震波速度的有关问题进行一些讨论。
一)地震波的速度
我们前面已经学过，纵、横波的传播速度，与岩石土层介质的弹性模量和密 度密切相关速度V与弹性模量和介质密度ρ有下列关系式：
Vp =
2µ + λ
ρ
;V s =
1 2
µ ρ
Vp
地震概论10
3.陷落地震
地震概论第8章
由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称 为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。
地震
天然地震 ---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震 人工地震
人工地震
因人为因素直接造成的地震是人工地震。
如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井 中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压 力，有时也会诱发地震。
12
地面剧烈变化，山河改观
二、地震烈度
地震概论第8章
1.地震烈度定义及影响因素 2.地震烈度表 3.基本烈度
一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的 具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈 度。用Ib表示。
相当于475年一遇的最大地震的烈度。
基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。
各地区的基本烈度由《中国地震动参数区划图》 （GB18306-2001)确定。
地震波
地震概论第8章
地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。
地震波分为体波和面波。
体波 横波（S波） 纵波（P波）
横波特点:周期长、振幅大、
波速慢,100-800m/s
纵波特点:周期短,振幅小,
波速快,200-1400m/s
瑞利波 面波 勒夫波
杂波
面波比体波衰减慢、振幅大、 周期长、传播远。建筑物破坏 主要由面波造成。
§1.5 地震的破坏作用（震害现象）
一、直接灾害：
由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震 波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有： 1、地面破坏。
如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；
地震概论第8章
2、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；
地震学概论总复习
地震波
• 体波：包括P波和S波
• 面波：包括瑞利面波和勒夫面波
地震P波和S波运行时弹性岩石运动的形态
下图为 Rayleigh波传播时，质点在沿着波传播方向的垂直的 平面做逆时针的椭圆运动，波到来时，地面的运动和水面上 的波浪运动一样
下图为Love 波（L波）传播时，质点水平运动，而且运动方 向与波传播方向的垂直，地面上质点运动最大，越往地下深 处运动的幅度越小。
什么是地震次生灾害？
•
因地震的直接破坏而引起的一系列其它 灾害，包括：建筑物工程设施破坏而引起 的火灾、水灾和煤气、有毒气体泄漏；细 菌、放射物扩散等对生命财产造成的灾害； 社会功能瓦解、社会经济瘫痪等社会性灾 害。
有关海啸参数与知识
• • • • 海啸能量,约40%仍回到海中,60%消耗于岸上. 海啸波传播速度 海啸透出海面后,约为800公里/小时速度向外传播, 海啸进入大陆架，由于深度急剧变浅，波高骤增， 可达20—30米 • 破坏性较大的地震海啸平均六七年发生一次，其 中约80%发生在环太平洋地震带上 • 智利、秘鲁、日本、夏威夷群岛等是全球海啸多 发区
地震过程
• 四个活动阶段:
• 孕震 • • •
临震 发震 余震
地壳中的应力
• 应力是一种作用于岩石并使岩石的形状或 体积发生改变的力. • 地壳中存在三种应力: • 剪应力、张力、压力
• 剪应力：同时作用于一块岩石上的方向相反的应力。 • 张力：是将岩石拉伸的一种应力，使板块相互分离。 • 压力：挤压岩石使之发生褶皱或破裂
为什么说地震预测是世界难题
• 第一，地球的不可入性。大家知道上天容易入地难，我们 对地下发生的变化，只能通过地表的观测来推测； • 第二，地震孕育规律的复杂性。通过专家多年的研究，现 在逐渐认识到地震孕育、发生、发展的过程十分复杂，在 不同的地理构造环境、不同的时间阶段，不同震级的地震 都显示出相当复杂的孕律过程； • 第三，地震发生的小概率性。大家可能都感觉到，全球每 年都有地震发生，有些还是比较大的地震。但是对于一个 地区来说，地震发生的重复性时间是很长的，几十年、几 百年、上千年，而进行科学研究的话，都有统计样本。而 这个样本的获取，在有生之年都非常困难。
地震学原理讲义 中国科大
地震学原理与应用第一章地震学简介
一、天然地震和地震学
1.大地震是严重的自然灾害
大地震是严重的自然灾害。
中国尤甚。
能够使整个地球震颤的地震波动，仅占大地震所释放的总能量的0.1～1％。
地球内部运动引起的激烈事变；一、二十秒，甚至几秒钟就完成了毁灭性的破坏。
阿波罗青铜巨像月亮女神庙（Izmi)t土耳其卡里亚王陵
巴比伦空中花园
宙斯雕像
金字塔亚历山大灯塔
1976
1976
1976
1976
1976
1976
1976
1976
1976
1976
1971
San Fernando
1971, San Fernando
1971, San Fernando
1971, San Fernando
1995, Kobe Earthquake, Japan
2000,Turkey earthquake
2000,Jiji earthquake
2000, Jiji earthquake
1964,
Alaska earthquake
2001 India
2005年10月8日巴基斯坦7.6级地震
2008年5月12日汶川M
8.0地震
S
2008年5月12日汶川地震后的北川中学
截至2008年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。
地震学基础复习习题.doc
一、名词解释1、叠加原理；2、震相；3、首波；4、走时曲线；5、偏移距；6、直达波；7、群速度；8、主应变；9、横波；10、纵波；11、震屮；12、基本烈度；13、费马原理；14、震源；答：1、如果介质中存在由各种原因造成的扰动，且每一个扰动都是独立的，则介质中总的扰动可以作为每一个单独扰动之和而求得一一叠加原理。
3、首波：它是在分界面地震波速度较高的一侧中沿着界面传播的不均匀P （S）波在速度较低的一侧内激起的一种地震波。
4、走时曲线：就是对于某种地震波（或某一震相）的表达走时与震中距关系的曲线，乂可称为时距曲线。
6、直达波：由震源出发，直接传播到接收点的体波称为直达波。
7、不同频率的波叠加后所得的大振幅的传播速度叫群速度。
8、如某方向上的线段元在应变后只是沿着原来的方向伸长（或缩短）时，则该方向的应变称为主应变。
13、费马原理是说地震波沿射线的旅行时间（传播）与沿其它任何路径的旅行时间相比为最小。
即波总是沿所使用旅行时间最少的路径传播，又叫费马J 射小原理和线原理。
14、震源：地球内部发生地震的地方称为震源。
二、简答题1、地震灾害和预测预防主要有哪些内容？(1)地震宏观调查：极震区的现场调查工作为研究地震的性质和地震成因提供了重要资料。
不仅包括地震断裂、塌岩、山川易位、喷沙冒水等地表现象，还包括震前的声、光、气象、动物行为异常等各种前兆现象进行询问和记录。
还要记载建筑物的结构、地震对其破坏情况，以便为工程建筑提供资料。
(2)地震区划：按地震活动的强弱和分布情况及地质条件划分地震带或地震区并评价它们的地震危险程度。
地震区划指出可能的地震危险区，为国家建设和地震监视网的布局提供依据。
(3)地震预防：研宄地震对建筑物的影响，研宄建筑物的结构设计、施工质量与抗震性能的关系，以及提出合理的抗震设计。
(4)地震预报：有关地震成因、地震本身活动规律、地震前兆、触发因素的研究工作，都给准确预报地震提供着参考依据.我国正在进行着这种地震预报的实践上作.2、地震应用主要有哪几个方面?答：(1)地震信息和地球内部结构的研究：地震仪记录下来的地震波包含有关震源和传播介质的信息，反演可求得地壳、地球内部结构。
地震学基础复习习题.docx
一、名词解释1、叠加原理；2、震相；3、首波；4、走吋曲线；5、偏移距；6、直达波；7、群速度；8、主应变；9、横波；10、纵波；11、震屮；12、基本烈度；13、费马原理；14、震源；答：1、如果介质中存在由各种原因造成的扰动，且毎一个扰动都是独立的，则介质中总的扰动可以作为每一个单独扰动之和而求得一一叠加原理。
3、首波：它是在分界面地震波速度较高的一侧中沿着界面传播的不均匀P （S）波在速度较低的一侧内激起的一种地震波。
4、走时曲线：就是对于某种地震波（或某一震相）的表达走时与震中距关系的曲线，乂可称为时距曲线。
6、直达波：由震源出发，直接传播到接收点的体波称为直达波。
7、不同频率的波叠加后所得的大振幅的传播速度叫群速度。
8、如某方向上的线段元在应变后只是沿着原來的方向伸长（或缩短）时，则该方向的应变称为主应变。
13、费马原理是说地震波沿射线的旅行时间（传播）与沿其它任何路径的旅行时间相比为最小。
即波总是沿所使用旅行时间最少的路径传播，又叫费马］小原理和射线原理。
14、震源：地球内部发生地震的地方称为震源。
二、简答题1、地震灾害和预测预防主要有哪些内容?答:(1)地震宏观调查：极震区的现场调查工作为研究地震的性质和地震成因提供了重要资料。
不仅包括地震断裂、塌岩、山川易位、喷沙冒水等地表现彖，还包括震前的声、光、气象、动物行为异常等各种前兆现象进行询问和记录。
还要记载建筑物的结构、地震对其破坏情况，以便为工程建筑提供资料。
(2)地震区划：按地震活动的强弱和分布情况及地质条件划分地震带或地震区并评价它们的地震危险程度。
地震区划指出可能的地震危险区，为国家建设和地震监视网的布局提供依据。
(3)地震预防：研究地震对建筑物的影响，研究建筑物的结构设计、施工质量与抗震性能的关系，以及提出合理的抗震设计。
(4)地震预报：有关地震成因、地震本身活动规律、地震前兆、触发因素的研究工作，都给准确预报地震提供着参考依据.我国正在进行着这种地震预报的实践上作.2、地震应用主要有哪几个方面？答：(1)地震信息和地球内部结构的研究：地震仪记录下来的地震波包含有关震源和传播介质的信息，反演可求得地壳、地球内部结构。
地震学chap7讲解
4
图7.2 构成矩张量分量的9种不同的力偶
5
M ij 的大小为 • 图7.2展示了9种不同的力偶。 乘积fd，在点源极限的情况下为常数，因而 自然地定义了矩张量M：
M 11 M 12 M 13 M M M M 22 23 21 M 31 M 32 M 33
(7.4)
ˆ k 方向分开距离d,乘积 • 这里力矢量 f i 在 x 是M的第j行，第k列，于是：
f jd
7
ui (x, t )
Gij (x, t; x 0 , t 0 ) xk
M jk (x 0 , t 0 )
(7.5)
• 我们看到位移与地震矩张量的分量之间通 过点力格林函数的空间导数联系在一起， 呈线性关系。
16
7.3 辐射图像
• 在各向同性点源的球面波前的简单情况下， P波势的解为：
f (t r / ) (r , t ) r
（7.10）
• 这里α是P波速度，r是观测点至点源的距离， 位移势的梯度给出了位移场：
u (r , t ) (r , t ) 1 1 f (t r / ) ( 2 ) f (t r / ) ( ) r r r r
（7.11）
17
t r /
为延迟时间，这里r/α是使P波从震源开始、 传播距离r所用的时间。第一项称为近场项， 表示震源的永久性位移。第二项因其在远 离震源的较大距离处居主导地位，故称为 远场项。 矩张量震源的jk分量在整个均匀空间里 所产生的远场P波位移为：
xi x j x k 1 (t r / ) u ( x, t ) M jk 43 r 3 r
14
图7.5， 左边的双力偶可以用M12和M21表示，坐标旋转后右 边的双力偶可以用M11和M22表示
地震学复习
1. 地震强度—地震烈度、 震级地震烈度：表示地震影响或造成破坏的大小；震级：表示地震本身的大小。
2.宏观地震调查方法的意义及限度① 意义：* 积累了其他方法不可替代的资料数据(不可能处处、时时设仪器，不可能测出一切破坏现象；新发现，发震地质条件等……)* 至今仍有实用价值(震灾描述；抗震规范等……)② 限度：* 只限陆上地震，精度有限* 物理意义不是十分明晰3.三维均匀介质中的波动方程4. 程涵方程它是一个具有纯粹几何形象的波面方程式，通过它波动地震学就过渡为几何地震学了。
上式具有重要的物理意义，表征的是波阵面（同相面）的空间 分布形态，是由地震波速度的空间分布决定的。
如果介质的参数c(x,y,z)已知，利用边界条件或初始条件，就可求得时间场t =t (x ,y ,z )，从而可知任意时刻波前在空间的位置，也就求得地震波传播的全部情况，而用不着求波动方程的解。
因此，上式是几何地震学中最基本的公式。
5.三类典型地球速度结构中射线路径与走时曲线特征),,(12222z y x c z y x =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂τττ（１）在地球内部大部分区域，属图（ａ）情形，速度随深度基本上是平稳增加的。
可以看到射线轨迹是平稳上弯的，走时曲线是单调的增函数，射线参数是震中距的单调减函数。
（２）在地球内部还有一些深度处，如图（ｂ）所示，存在速度出现跳跃式增长或速度梯度显著增大的层，然后又恢复到正常增大的情况，即存在高速层的情况。
我们可以看到，穿越高速层的射线上弯的曲率将突然增大，从而导致射线出露地面的区域与仅穿越高速层上方介质的射线在地面出露区域部分重叠，形成地面运动的异常区（图中ＢＣ段）。
走时曲线将可能出现三重结，其中ＡＢ段对应于射线仅穿越高速层上方正常介质；ＢＣ段对应于射线穿越高速层内介质；ＣＤ段对应于射线已穿越高速层下方介质。
可以设想，若高速层足够薄以至退化成一个间断面，那么走时曲线上将不会出现ＢＣ段。
地震地质学PPT课件
.
20
.
11
地震预报的现状和能力
地震学方面重大计划：
❖ 法国“地学透镜计划” （GEOSCOPE）
❖ 日本“海神计划”
❖ 美国“地球透镜计划” （Earthscope） （为期15年）
.
12
地震监测预报：面临新的挑战和机遇
台湾地震及活断层大型整合计划
研究内容 孕震带构造、地震地质、地震活动与地震地体构造、 地壳形变、地震物理、强地动
大陆地震弥散型广泛分布的构造成因理论和 动力学背景，板块边界动力作用和板块边界 变形机制研究向大陆内部发展和延伸，大陆 强震孕育发生的深浅部构造环境等。
.
16
继承与发展—重在创新
努力目标和方向
③震源区的研究：由地球物理方法反演向震源实体 勘测发展
在开展传统地球物理方法基础上，发展震源区 （体）深部探测，如美国圣安德烈斯断层地震 深钻、日本阪神地震深钻，以直接勘测震源体、 断层、岩芯、震源区细结构、物性、温度、应 力场、含水层流体、孔隙压等，开展震源的综 合研究。
查明活动断层上全新世以来的古地震事件，以及活动断 层活动的性质、方式和速率，以判断断层的强震重复间隔 及今后地震危险性。
.
3
地震地质学研究内容
• 地震区划 包括建立正确的地震区划的原则与方法，潜在
震源区的预测与划分，地震影响场的研究，地震 危险性分析等多方面的课题。其中，关键性的潜 在震源区划分很大程度上依赖于地震地质研究的 深入程度。 • 诱发地震
• 地震地质学着重研究晚第四纪地壳运动，因而广 泛采用了遥感信息术，包括野外地震地质调查中 使用的经过各种技术处理的卫星照片和不同种类 的航空照片。
• 大范围系统的专题制图和大比例尺地貌填图，活 动断层几何学与运动学特征的实测图件的测制越 来越成为重要手段。
地震学
地震学（seismology），研究固体地球介质中地震的发生规律、地震波的传播规律以及地震的宏观后果等课题的综合性科学。
固体地球物理学的一个分支，也是地质学和物理学的边缘科学。
(1)．地震灾害研究地震灾害对于人类社会来说,实在是太可怕了，人类对地震的研究始于对它的恐惧。
人们研究地震灾害通过以下几个方面进行。
地震调查直接对地震区域各种地震现象进行调查、分析、研究和评估。
这是了解掌握地震发生全过程必不可少的重要环节，特别是震中及极震区的调查。
调查是综合性的，目的有判断地震的性质、成因，为了防震、抗震或地震的预报。
地震区划按一定标准划出各个地震活动带的活动情况和危险程度。
地震区划方法各异、通常以地震的地理分布、次数和强度为依据、即以统计的方法划分地震带。
还可以用地震地质的方法，也就是根据地震地质条件结合统计结果，进行地震的地区划分。
也有根据地震能量和频度分布情况来划分的。
地震预防专门研究地震对建筑物，人造结构的影响和破坏规律。
为了寻求最科学最合理的抗震设计，在地震发生时不致于受到严重破坏，是地震作用条件下的结构动力学及结构材料力学问题。
地震预报（不可能）地震学研究的一个极为重要的目标就是尽可能准确的预报地震。
为地震预报提供依据的方法和手段很多，有的是寻找与地震内在因素有关的现象和数据，如地形变、地应力、能量积累、断层移动、大地构造因素等等；有的是寻找与地震发生的外部因素有关的现象和数据，如气象条件、天文情况等等；有的则是依据地震前的许多前兆现象来预报。
地震控制（不可能）这还是地震学研究的一个相当遥远的目标。
用各种方法，改变地震发生的地点，改变发震的时间，改变地震释放能量的过程，化大为小，化整为零，减少地震的破坏和损失。
地震物理地震的发生过程基本上是一种物理过程。
可以作为一种物理现象来研究，有以下几个方面：a．地震波理论研究地震波在地球表面和内部的传播过程，传播规律，能量的传递过程。
b．地震机制研究地震的成因，震源附近地区应力和应变情况，地震发生的力学过程。
地震学基础课件
地震学基础 (Fundamentals of Seismology)
地震学简介: 地震学是研究地震孕育、发生、发展，地震波的
传播规律、接收方法和装置，以及地球内部构造及其 特征的一门学科，是地球物理学的一个重要分支。
一、地球内部构造
• 地壳 Crust (30-40 km) • 上地幔 Upper Mantle (35-1000 km) • 下地幔 Lower Mantle (1000-2900
*认识地球内部构造，考钻探还远远达不到要求。
如何认识地球内部构造:
（1）物理手段（地震波法）--通过地震波速变化进行研究。 莫霍面--南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇的名字命名，是 地
壳与地幔的分界面，地震波通过此界面后，横波（S波）和 纵波（P波）的波速都突然增加。
古腾堡面—以美国地质学家古腾堡名字命名，是地幔与地 核的分界面，地震波通过此界面后，横波（S波）消失，纵 波（P波）的波速突然减小。
震中：震源正上方的地面位置
震中 震 源 深 度
等震线
震源
震源深度: 从震中到震源的距离
浅源地震：震源深度在70公里以内的地震。 深源地震：震源深度超过300公里的地震。 中源地震：震源深度介于70-300公里之间的地震为。
以前，人类因科学落后，一直把地震灾害归结于上 帝天神的起自然力量。许多民族相信，大地由一些 动物支撑着，这些动物一动，一就会产生地震。例 如印度一些部落认为，海龟上站着几头大象背负着 大地、大象一动地震就发生。日本广泛传说地震是 由于地下大鲶鱼翻身，镇住鲶鱼则天下太平。古希 腊传说海神生气时拿三叉戟敲击海底，于是造成地 震和海啸。那么地震的成因到底是什么呢？
• 六大板块：欧亚、太平洋、美洲、非洲、印澳、南 极。（六大板快示意图）
地震学简介: 地震学是研究地震孕育、发生、发展，地震波的
传播规律、接收方法和装置，以及地球内部构造及其 特征的一门学科，是地球物理学的一个重要分支。
一、地球内部构造
• 地壳 Crust (30-40 km) • 上地幔 Upper Mantle (35-1000 km) • 下地幔 Lower Mantle (1000-2900
*认识地球内部构造，考钻探还远远达不到要求。
如何认识地球内部构造:
（1）物理手段（地震波法）--通过地震波速变化进行研究。 莫霍面--南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇的名字命名，是 地
壳与地幔的分界面，地震波通过此界面后，横波（S波）和 纵波（P波）的波速都突然增加。
古腾堡面—以美国地质学家古腾堡名字命名，是地幔与地 核的分界面，地震波通过此界面后，横波（S波）消失，纵 波（P波）的波速突然减小。
震中：震源正上方的地面位置
震中 震 源 深 度
等震线
震源
震源深度: 从震中到震源的距离
浅源地震：震源深度在70公里以内的地震。 深源地震：震源深度超过300公里的地震。 中源地震：震源深度介于70-300公里之间的地震为。
以前，人类因科学落后，一直把地震灾害归结于上 帝天神的起自然力量。许多民族相信，大地由一些 动物支撑着，这些动物一动，一就会产生地震。例 如印度一些部落认为，海龟上站着几头大象背负着 大地、大象一动地震就发生。日本广泛传说地震是 由于地下大鲶鱼翻身，镇住鲶鱼则天下太平。古希 腊传说海神生气时拿三叉戟敲击海底，于是造成地 震和海啸。那么地震的成因到底是什么呢？
• 六大板块：欧亚、太平洋、美洲、非洲、印澳、南 极。（六大板快示意图）
地震知识简介【免费文档】PPT课件
的一种量度。我国使用的是国际通用的“里氏震 级”。
什么是 烈度:地震学上用来衡量地震地面造 成的灾害影响或者破坏程度的一种量度。我
国1980年制定的烈度表分为Ⅰ～XII(1-12)级。
问:地震时,动物都会有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ些异常
现象?
比较常见的有,井水陡涨陡落、变色 变味、翻花冒泡、温度升降,泉水流 量的突然变化,温泉水温的突然变化, 动物的习性异常,临震前的地声和地 光等。
_______.______.______.
背诵地震谚语:
• 小的闹,大的到,地震一多要报告。 • 先听响,后地动,听到响声快行动。 • 地震没地震,抬头看吊灯。 • 井水是个宝,前兆来得早。 • 电气异常,不能不防。 • 鸡也飞,狗也叫,老鼠机灵先跑掉。 • 灯影一跑,大事不好。 • 房倒树不倒,有树不用跑。 • 地光闪,八成险。 • 上下颠一颠,来回晃半天。 • (房子)酥在颠劲上,倒在晃劲上 • 慢慢晃,慢慢摇,九十里外等着瞧。 • 地震后,雨中行,抬头要看泥石流。 • 破坏往哪找,抬头看房角。
• 1.地震按发生的原因可以分为三种类 型:______._______.________. 2.地震波是地震发生时产生的波动,分______ 和______两种.______比______传播速度快. 3.火山是堆积山的一种类型,由地壳内部岩浆 喷出堆积而成的山体.分____火山,____火 山,____火山三种. 4.火山喷发出来的物质.按物理性质分为
4、 积极互救: 听仔细:要注意倾听被困人员的呼喊、呻
吟、敲击声。
挖的准:要大致确定位置后再抢救,不乱挖。 救得法:先头部、后身体,不强拉硬拖。
1震中距越大,说明该地点与震中的距离越远,所以,震中距 大的地方比震中距小的地方所受的破坏就一定小。(对 错) 2世界上记录到的最大地震是1960年5月22日发生的智 利地震(对 错) 3我过地震较多的省 自治区 直辖市依是台湾 西藏 新疆 四川(对 错) 4我天然地震中,占地震总数90%的地震以上的地震是构 造地震。(对 错) 5某地建房,看见地震台内有很多空地,就可以强行征用过 来使用(对错) 6地光是地壳内喷溢出的气体,强化了低空静电场所致,其 开头有带状 片状 球状 柱状等,颜色已蓝 黄 白居多。(对 错) 7地震应急主要是指在破坏性地震即将发生前和发生后 的短时间内应当采取的各种紧急防灾和抢救措施,它包 括在平时制定地震应急预案以及临震应急和震后应急3 方面(对 错)
什么是 烈度:地震学上用来衡量地震地面造 成的灾害影响或者破坏程度的一种量度。我
国1980年制定的烈度表分为Ⅰ～XII(1-12)级。
问:地震时,动物都会有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ些异常
现象?
比较常见的有,井水陡涨陡落、变色 变味、翻花冒泡、温度升降,泉水流 量的突然变化,温泉水温的突然变化, 动物的习性异常,临震前的地声和地 光等。
_______.______.______.
背诵地震谚语:
• 小的闹,大的到,地震一多要报告。 • 先听响,后地动,听到响声快行动。 • 地震没地震,抬头看吊灯。 • 井水是个宝,前兆来得早。 • 电气异常,不能不防。 • 鸡也飞,狗也叫,老鼠机灵先跑掉。 • 灯影一跑,大事不好。 • 房倒树不倒,有树不用跑。 • 地光闪,八成险。 • 上下颠一颠,来回晃半天。 • (房子)酥在颠劲上,倒在晃劲上 • 慢慢晃,慢慢摇,九十里外等着瞧。 • 地震后,雨中行,抬头要看泥石流。 • 破坏往哪找,抬头看房角。
• 1.地震按发生的原因可以分为三种类 型:______._______.________. 2.地震波是地震发生时产生的波动,分______ 和______两种.______比______传播速度快. 3.火山是堆积山的一种类型,由地壳内部岩浆 喷出堆积而成的山体.分____火山,____火 山,____火山三种. 4.火山喷发出来的物质.按物理性质分为
4、 积极互救: 听仔细:要注意倾听被困人员的呼喊、呻
吟、敲击声。
挖的准:要大致确定位置后再抢救,不乱挖。 救得法:先头部、后身体,不强拉硬拖。
1震中距越大,说明该地点与震中的距离越远,所以,震中距 大的地方比震中距小的地方所受的破坏就一定小。(对 错) 2世界上记录到的最大地震是1960年5月22日发生的智 利地震(对 错) 3我过地震较多的省 自治区 直辖市依是台湾 西藏 新疆 四川(对 错) 4我天然地震中,占地震总数90%的地震以上的地震是构 造地震。(对 错) 5某地建房,看见地震台内有很多空地,就可以强行征用过 来使用(对错) 6地光是地壳内喷溢出的气体,强化了低空静电场所致,其 开头有带状 片状 球状 柱状等,颜色已蓝 黄 白居多。(对 错) 7地震应急主要是指在破坏性地震即将发生前和发生后 的短时间内应当采取的各种紧急防灾和抢救措施,它包 括在平时制定地震应急预案以及临震应急和震后应急3 方面(对 错)
地震工程学PPT课件
HOW DO THEY EFFECT STRUCTURE?
HOW TO CHARACTERIZE RELIABILITY?
……
2.5
HOW ABOUT DISASTERS?
1.5
……
0.5
-0.5
-1.5
-2.5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
t (s)
a(t) (m/s2)
a(t) (m/s2)
GROUND MOTION STRUCTURE RESPONSE
2 Fundamentals of Seismology
• 2.1 Inner Structure of Earth
• 2.2 Plate-Tectonics
• 2.3 Genesis and Types of EQs
• 2.4 Several Terms
• 2.5 Seismicity
• 2.6 Measurement and Scale of EQs
成分 钠、钾、铝硅酸盐 铁、钙、镁、铝硅酸盐
铁、镁硅酸盐
铁、镁、硅酸盐和/或氧化物 铁、镍 铁、镍
区段 岩石圈
软流圈 地幔 地核
back
2.2 板块构造运动
• 板块构造运动学说
• 大陆漂移说（魏格纳，20世纪初） • 海底扩张说（20世纪60年代）
• 大陆漂移的主要证据
• 大陆地质地形的拼合 • 古地磁的痕迹 • 海岭及海沟的特征
• Dynamics of structure
• Random vibration
• Concept of structural seismic design
HOW TO CHARACTERIZE RELIABILITY?
……
2.5
HOW ABOUT DISASTERS?
1.5
……
0.5
-0.5
-1.5
-2.5
0
5
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20
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t (s)
a(t) (m/s2)
a(t) (m/s2)
GROUND MOTION STRUCTURE RESPONSE
2 Fundamentals of Seismology
• 2.1 Inner Structure of Earth
• 2.2 Plate-Tectonics
• 2.3 Genesis and Types of EQs
• 2.4 Several Terms
• 2.5 Seismicity
• 2.6 Measurement and Scale of EQs
成分 钠、钾、铝硅酸盐 铁、钙、镁、铝硅酸盐
铁、镁硅酸盐
铁、镁、硅酸盐和/或氧化物 铁、镍 铁、镍
区段 岩石圈
软流圈 地幔 地核
back
2.2 板块构造运动
• 板块构造运动学说
• 大陆漂移说（魏格纳，20世纪初） • 海底扩张说（20世纪60年代）
• 大陆漂移的主要证据
• 大陆地质地形的拼合 • 古地磁的痕迹 • 海岭及海沟的特征
• Dynamics of structure
• Random vibration
• Concept of structural seismic design
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28
8.3.2 震中位置和震源深度的测定
• 1. 单台法 • 利用波初动振幅求出震中方位角，用S、P 波时差查走时表得Δ，在地图上便可求得震 中位置。 • 震中方位角是指地震台与北极N的联线和台 站与震中E的联线之间的夹角，从北数起， 顺时针为正。
29
用水平向地动位移来测定方位角 0 ，设 AE 为东西向P波位移，AN 为南北向P波位移， VN 的影响后得 消除动态放大倍数 VE 、
8
• PmS指地壳震源发射P波向下入射到莫霍面，反 射后转换成S的反射波，类似的有PmP、SmS、 SmP。 • PcP 指P波从震源向下传播，入射到幔核界面发 生反射后仍为P波的震相，类似的有：PcS、ScS、 ScP。 • SKP指S波从震源向下传播并进入外核，在外核中 转换成P波后，再由外核以P波回到地幔，传播至 地面的震相，类似还有：PKP、PKS、SKS。
4
• 所记录的主要震相有：直达P波，记为Pg； 直达S波，记为Sg；P波在莫霍面上的反射 P波，记为PmP；S波在莫霍面上的反射S 波，记为SmS；沿莫霍面的首波，记为Pn 和Sn。
5
• 来自康拉德面的折射波（首波）震相记为： Pb、Sb。 • 一般将震中距大于10°的地震称为远震， 其中大于105°的地震称为极远震。 • 远震和极远震地震图上的震相非常多，主 要震相有P（包括PKP，PKIKP等）、S （包括SKS，SKIKS等）及如图8.2所示的 许多反射波和转换波震相。
• 地震图实际是一系列传播时间不同的各震 相的子波列的叠加，因此地震图上波形相 位、周期或振幅的突然变化点是判断新震 相子波列到达的主要依据。一个新震相的 到达可能具有下列特征： • (a) 一组振动的起始点或具有相位突变的地 方； • (b) 振幅显著变大的地方； • (c) 地震波周期显著变化的地方。
1 12 2
(1)
41
• 半径： R12 1 m 2 12 • 记为 2 2 2 2 x x0 y y0 z R12
m12 d12
• 从（1）可得
x1 x0 x 2 x0 x2 x1 y1 y0 y 2 y0 y 2 y1
• 上式表示(x1,y1)，(x2,y2)和(x0,y0)在一直 线上，根据解析几何可知分点坐标为
42
x1 x 2 x0 1 y y1 y 2 0 1
（2）
• 对比(1)和(2)得：
m12 0
2
• 上式表示点（x0,y0)为台1和台2连线的外分 点，即震源轨迹的球心在台1和台2连线上。 为了作图简单，取台1为坐标原点，台1，2 的连线为轴。此时
• 并按北京时间或国际时间报出。
24
• 2. 和达法 对于近震，由于局部地质的复杂性，有时 无法编走时曲线，但有3个以上台的S及P波 的时差，由于
D t P TP T0 v P t T T D 0 S S vS
这里，D是震源距。vp、vs是P、S波的速度。 故
38
• 则有
D1 v (TS 1 TP1 )
D2 v (TS 2 TP 2 )
D1 (TS 1 TP1 ) m12 D2 (TS 2 TP 2 )
• 设震源的坐标为O(x,y,z)
39
d12
x2 x1
2
y 2 y1
2
2
D1
D2
D TS TP vP
• 以Ts-Tp作为纵轴，Tp为横轴，则二者之间 呈线性关系，该直线在横轴上的截距即为 发震时间T0。
26
• 另外，直线的斜率为
TS TP TP T0 tS tP tP vP vS 1 tg
27
• 对泊松介质有
vP vS 3
36
第八章 震相分析和地震定位
• 将具有不同振动特征（如P，S波）和不同 传播路径（如直达波和反射波）的地震波 在地震图上的特定标志称为震相。
1
• 一般把震相的时距关系特征称之为运动学 特征，而把它们的振幅、相位、周期称为 动力学特征。 • 地震基本参数指震中位置（经度λ，纬度 φ）、震源深度（h）、发震时刻（T0）、 震级（M）。
43
x1 y1 0
d12 x2
y2 0
• 于是有 x x0 y z R0 2 m • 这里，x 12 d12
2
8.1震相标记规则
图8.1 常见近震震相的射线轨迹示意图
3
8.1.1地方震、近震与远震
• 一般将震中距小于1000km或10o的地震称 为近震或区域地震(regional event),其中小 于200km的地震称为地方震（local event）。 近震地震波限定在地壳内或沿莫霍面下的 上地幔顶部传播。
6
图8.2 远震和极远震主要震相的射线轨迹图
7
8.1.2 震相标记规则
• 由震源发出向上走的射线震相用小写字母p、 s标记; 向下走的射线震相用大写字母P、S 标记。 • P波射线在外核中每穿过一次用1个K标记 （外核中无S波），在内核中每穿过一次用 1个I(对P波)或J（对S波）标记。莫霍面、 地幔与外核界面及内外核界面发生反射的 波分别用小写字母m、c和i标记。
2
y m12 y 2 y 1 2 1 m 12
2
2
z2
2
m12 d12 1 m 2 12
2
上式表明震源O的轨迹为一球面，球心在地 表，即 x m x
2
x0 2 1 m 12 2 y1 m12 y 2 y0 2 1 m 12 z 0 0
1 D 1 t S t P TS TP D v v v P S
25
• 这里，虚波速度为：
v vP vS vP vS
vP vP v 1 TP T0 v 1 S S
34
（2）虚波速度法（石川法） 若无走时表，但已知三个以上台的到时差TsTp，则走时
35
D t S TS T0 vS
D t P TP T0 vP
D v P vS v P vS
T
S
TP v TS TP
• 这里，D是震源距， v 是虚波速度，并且 是已知的，则以台站为中心，以D为半径画 球，三球交点即为震源。在平面上，每两 圆相交点作一弦，三弦的交点即为震中。
图 2 外核 P 波低速层引起的衍射 P 波 Pdif 传播路径(上)及观测实例(下)
23
8.3 地震基本参数的测定方法
• 8.3.1发震时刻的测定方法 • 1. 走时表法 • 对于近震，由各台的P波与S波的到时差TsTp，在近震走时表上查得震中距Δ及走时tp、 ts，分别测得发震时刻：
T0 TP t P TS t S
D1 D2
2 2
x x1 y y1
2
z2
2
x x2
2
y y2 z 2
2 2 2
x x1 y y1 z 2 2 x x 2 y y 2 z 2
m12
2
化简后得
40
x m12 x 2 x 1 2 1 m 12
15
图8.4 北京大学在青海架设的宽频带地震仪记录到震中距为627 km的地震的垂向振动
16
图8.5 地震与核爆记录
17
8.2.3远震记录特征
• 远震持续时间长，一般为5分钟～1小时， 类型复杂，需要走时表确定震相，面波突 出。 • 1. 直达波 • Pb, Sb • Δ>103°时称之为极远震，此时P，S波不 再出现，称之为影区。 • 2. 地表反射波 • PP,PPP,PS,PSP
9
• PKIKP指P波从震源向下传播进入外核(标为K)， 再至内核仍为P波(标为I)，又由内核以P波返回外 核(再标为K)，再经地幔以P波传至地面，是始终 保持P波的震相，类似还有PKJKP(中间的J表示内 核的S波)、SKIKP、SKJKP、PKIKS等。 • PKKS指P波从震源向下传播进入外核，并在核幔 内界面反射一次后第2次传播进入外核，再由外核 以S波返回地幔，再传至地面的震相。类似的有 PKKP、PKKKP、SKKS等。
图8.10 地震波的衍射，虚线表示衍射波的传播方向
22
• 地震学中一个著名的衍射波震相是Pdif，它 出现在震中距103至120度之间，它是 Gutenberg面所对应的P波影区。
Pdif
（引自 Bath, 1973）
震中距 108º
1968 年 5 月 28 日新几内亚 M7.7 地震在瑞典乌普萨那台的垂直向记录
10
• PP指P波从震源向下在地幔中传播、但在 地面发生1次P波到P波的反射后，再返回地 面的震相，类似的有PS、SP、SSS、PPP、 PPPP等。 • pP指P波从震源近垂直向上传播至地面发生 反射后保持P波向下传播，在地幔中返回地 面的震相。类似的有sP、pS、sS、pPP等。
11
8.1.3. 读取震相到时的一般原则
12
8.2 各类震相记录特征 8.2.1 地方震记录特征
• 1. 地震波动的持续时间短，1～2分钟。 • 2. 震相简单，主要震相有Pg、Sg，及PmP, SmS。 • 3. P与S的走时差小于13秒。 • 4. 震相的周期短,P的周期小0.3秒，S的周 期小0.6秒。 • 5. 分不出面波。
13
18
• • • • • • •
3. 核面反射波 PcP、PcS、ScS、ScP 4. 地核穿透波 PKP,PKKP,PKIKP, （内核穿透波） 5. 面波震相 远震记录上常记录到的面波是瑞利（R） 面波和勒夫面波。