北京大学《地震概论》课堂笔记
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一些数字✧全球6亿多人生活在强震带上✧20世纪200万人死于地震21世纪预计1500万✧全球死亡超过20万人的地震有6次,中国有4次✧logE=11.8+1.5M✧1755年葡萄牙里斯本70000人死亡“上帝管理地震”受质疑✧1971-国家地震局原因是1966年河北邢台的地震✧1522年麦哲伦环球航行发现地球是圆的✧P波波速是S波根号3倍✧1909年莫霍面的发现通过研究克罗地亚地震的P波和S波(主要是首波)✧1906年奥尔德姆发现地球外核✧1914年古登堡面(核幔分界面)的发现估计地核深度2900km✧1936年英格·莱曼发现地球内核5000km✧1981年初步地球参考模型✧1930年鹫峰地震台✧1912年魏格纳提出大陆飘移假说1915年出书,系统阐述✧1959年Hess阐述海底扩张理论1962年发表论文✧地球上记录的最大震级的地震:1960.5.22 智利9.5级火山爆发海啸地球震荡✧智利大地震产生的海啸经过22小时到达日本✧关东大地震:1923.9.1 日本东京8.2级火灾破坏最大✧中国海原:1920.12.16 中国的最大地震8.5级✧世界上造成死亡人数最多的地震:1556年陕西华县大地震✧地震定位:震中误差10km,震源深度误差20km✧我国最大水库地震:1962年广东河源新丰江水库6.1级(6.4)✧我国被世界公认成功的一次地震预报1975年辽宁海城地震7.3级✧我国地震烈度表为12度6度以上需要抗震设计日本采用7度表✧6级地震:两万吨级的原子弹✧印度洋海啸——2000颗广岛原子弹✧海啸通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起✧我国半数以上的省会城市都在地震烈度6度的背景下✧90%以上地震发生在地壳中,其余发生在地幔上部✧震中精度:10km 深源地震精度:20km✧一个地区的基本烈度:475年一遇的最大地震的烈度✧全球80%浅震、90%中源地震、全部深震集中在环太平洋地震带上✧地震神兽日本:鲶;古希腊:海神普舍顿;古印度人:海龟背上的大象;新西兰:地母;蒙古:青蛙;印尼:公猪;乌龟:美洲的印第安人。
一、地球科学概况1、地震学:研究地震及其相关现象2、四大起源问题:行星(宇宙)、地球、生命、人类3、C.S.H: Composition(组成):同位素地球化学.Structure(构造):全球构造.History(历史):全球变化.4、地学发展:水火不相容(Werner水成论与Hutton火成论)——均变与灾变——固定论与活动论固定论:海洋与陆地永恒不变5、极地科学:全球变化;海平面变化;气候与生态演变二、宇宙演化1、哈勃发现非稳衡宇宙红移:相互背离,频率变小由此宇宙是由一个基点爆炸而得2、宇宙大爆炸理论的证据:2.7K的发现3、哥白尼原理:宇宙中各点是平权的,有限无边的宇宙没有中心三、太阳系1、行星顺序:水金地火木土天海,Pluto是矮行星绪论2、太阳系的轨道特征:近圆性同向性共面性3、行星运动三大规律:(1). 行星在椭圆轨道上运动,太阳位于其中一个焦点上.(2). 行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积.(3). 行星公转周期的平方与轨道半长径的立方成正比.4、体积密度卫星表面类地行星小大少固体类木行星大小多非固体5、彗星结构:慧发、慧核、慧尾6、太阳系起源假说及发展:Kant-Laplace星云说(18世纪Kant, 1755《自然通史和天体理论》Laplace, 1796《宇宙体系论》)无法解释角动量分配异常灾变说和爆发说新星云说补充:Laplace星云说中太阳系形成的过程:炽热的气体云—分离环—团块—行星7、地球的早期演化:地球形成期(约46亿年前) ——放射熔融期——小天体碰撞期——熔流外溢期——.板块构造发育期8、金星温室效应严重,不适合开发9、月球公转与自转周期一致,导致月球仅有一面面向地球第一章地震学的研究范围和历史1、全球7.0以上强震约13次,15%在大陆,2、中国西部地震较频发,中国每年4.7级以上地震平均50次3、地震频发性低于气象灾害,而由于其突发性和毁灭性使得财产损失和人员伤亡高居所有自然灾害之首。
第一课2016.02.26我国是一个多地震国家;历史记载全球死亡超过20万人的地震有6次,其中在中国就有4次。烈度和震级都能衡量地震的强度,烈度是宏观的,震级是微观的。地震按照震中距离分为地方震(10km以内),近震(10-1000km),远震(1000km以外)地震按照震源深度分为浅震(小于60km),中震(60-300km),深震(大于300km)日本——鲶鱼;印度——大象;我国——阴阳说、天怒统治者
第一课2016.02.26
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第1 页 第二课2016.03.11 地震波横波只能在固体传播,纵波固液气皆可。我们说的波是指优势频率的波,是主要的成分。纵波速度比横波速度大(一般为Vp=Sqrt3 Vs)因此,在地震记录上纵波总是首先到达所以,纵波也称为P波 横波也称为S波
P波和S波的主要差异1.P波的传播速度比S波快,地震图上先出现P波2.P波和S波的质点振动(偏振)方向互相垂直3.一般情况下,三分量地震图上P波的垂直分量较强,S波的水平分量较强4.S波的低频成分比P波丰富5.天然地震的震源破裂通常剪切破裂和剪切错动为主,震源向外辐射的S波的能量比P波强6.P波通过时,质元无转动运动,而又体积变化,P波是一种无旋波。S波通过时,质元有转动,而无体积变化,S波一种无散的等容波
4.5.6只要求理解
面波是指沿地球表面传播的,在与界面相垂直的方向上,波动的振幅极具衰减,频率小体波:频率大不同周期的面波,其渗透深度不同:周期越大的波,其渗透深度越大在半无限均匀介质中,不产生LOVE波,而且它产生的瑞丽波没有频散。地震记录中出现LOVE波及有频率的瑞丽波,则说明地下的介质是不均匀的或是成层的
一般到序:P波,S波,LOVE波,瑞丽波,地震尾波
第二课2016.03.112016年3月11日19:21
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第2 页 振幅随时间的衰减可用 表示, 称为衰减系数。波传播x距离后,因介质对能量的吸收而导致振幅的减小,可用 表示, 称为吸收系数。
衰减系数指的是时间变化,吸收系数指的是空间变化。在地震波理论中,通常把地球介质当做均匀、各向同性和完全弹性介质来处理,只是一种简化的假定。
在研究问题的尺度远大于地震波波长的情况下,可以将地震波传播当做射线来处理,从而使复杂的波动问题简化为射线问题。地震射线问题和几何光学很相似。所谓地震射线,就是地震波传播时,波阵面法线的轨迹,也即是震动由一点传播到另一点所经过的途径。射线地震学,也叫几何地震学,是波动地震学在波长很短时的近似。它可以由波动地震学推演出来,但更直接的是根据费马原理得出。这个原理说:当一个震动由介质中一点传播到另一点时,它所经过的途径会使其传播时间为一稳定值(最大、最小或拐点)。设震动由A点出发,沿途经s传播到B点,传播速度为v(x,y,z),所用的时间是t,则费马原理就是
式中, 是变分。根据这个原理,若A和B各在一个分界面的两边或一边,就立刻得到斯涅耳的折射或反射定律。
第三课2016.03.182016年3月18日23:32
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第3 页 分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第4 页 屏幕剪辑的捕获时间: 2016/3/19 0:28以上是他讲的原题
地球内部介质性质的变化,主要有以下情形:1、上下介质的性质、状态迥然不同,出现明显的分界面,如地壳与地幔、地幔与地核之间。2、上下介质的状态基本相同,但性质变化显著。3、在同一层中,地球介质也不是均匀分布的。一般来讲,地球介质的密度、弹性参数等随深度增加而增加。但有两种特殊情形,一种是速度随深度增加而减小(称为低速层);另一种是随着深度增加速度异常增加(称为高速层)。
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第5 页 多个地震信号是高速层,没有地震信号说明有低速层。ps是地幔里路程比较小的(向上的)地震波,PS相反。K穿越外核的地震纵波(外核液态无横波);I、J是在内核的纵横波;ci是在外、内核表面反射的波。
pP、sS:当发生深震时,在30-100度附近,在P、S之后可以清晰的显示出来。pP和P的到时差,以及sS和S的到时差,往往随着震源深度不同而差别很大,pP的时差是由于两倍的震源深度造成的。,因此对确定震源深度非常有用。
1522年,麦哲伦完成了第一次环球航行,地球是圆的这个概念宣告成立。1909年,莫霍通过研究首波,发现了地壳底部。
由于地幔可以传播S(剪切)波,地震学中通常视地幔为固体。
第四课2016.03.252016年3月25日18:40
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第6 页 1906年,奥尔德姆发现地球液体核。地核深度为2900公里——古登堡面。
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第7 页 反演问题断层的描述:上盘/下盘——上盘是压在上面的岩盘,不一定是高的;走向——站在断层的地表面上,上盘在你的正右方,你所面对的方向为走向方向。断层面和地表的交 线的走向方向与正北的顺时针夹角叫断层的走向。;倾角——断层面与地球表面的夹角;滑移——描述断层的上盘相对于下盘滑动的方向。;
断层类型:正断层
第五课2016.04.012016年4月1日18:54
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第8 页 逆(冲)断层
走滑断层
左旋与右旋:面对断层,对面的岩层向哪走就是什么旋。斜滑断层
三种主应力作用在断层上,两个水平的一个垂直的。 分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第9 页 如果垂直压应力最大-正断层最小-逆断层中等-走滑断层
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第10 页 C是被压缩的部位——黑D是被拉张的部位——白
虚轴上的物质是不动的1——白2——黑3——白
第六课2016.04.08
2016年4月8日18:43
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第11 页 在震源做一个单位球(震源机制解小球),在震源做一个水平面,看下边在水平面的投影,要求会这个投影
正断层中间是白的逆断层中间是黑的
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第12 页 走滑断层是不均匀的四象限正断层–与重力一起作用,断面较陡。冲断层–与重力相反,断面较缓。
正断层——右边是断层面 分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第13 页 逆断层——左面是断层面走滑断层——横着的是断层面海洋的年龄不超过两亿年
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第14 页 92%的地震在地壳中上半地壳大于下半地壳(概率)
第七课2016.04.152016年4月15日20:03
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第15 页 在新闻介和大众中仍然使用里氏震级ML。这是媒体引起的错误,因为ML起初是专为测定南加州地方小震的大小而创立的震级,对较大的地震并不适合,例如说汶川大地震是里氏8.0级是不对的,其实是面波震级MS。但是,地震学界也不打算纠正这种民众的错误,主要大家已经习惯了里氏震级。
第八课2016.04.292016年4月29日18:55
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第16 页 宏观地震学震级差一级,能量差32倍烈度表——十二度
地面运动最大加速度、周期、持续时间盆地效应和盆地边缘效应面波传得远,衰减的慢传统地震学是以远场效应研究地震的远场效应的好处:1、震源可以近似视为点源2、可以对震相分别进行研究缺点:丢失了近场的高频信息
第九课2016.05.062016年5月6日18:44
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第17 页 质量大的容易左右晃动,被横波弄坏质量小的容易上下跳跃,被纵波弄坏
月球的地震更严重,因为重力加速度小,横向唯一相同时,竖直位移更大越重(引力越大)的东西越稳定
第十课2016.05.132016年5月13日18:51
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第18 页 屏幕剪辑的捕获时间: 2016/5/20 19:56
第十一课2016.05.202016年5月20日19:55
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第19 页 1、中子星密度大中子星星震规模比较大
2、大灾之后有大疫两个震例:1556年明朝嘉靖年间(陕西)华县地震有史以来全球死亡最多的地震83万 1668年清朝郯城(临沂市)大地震烈度12度
3、4、5、次生灾害产生的原因:物理性、心理性
6、榫卯结构,连接方式中国:小震不坏,中震可修,大震不倒
第十二课2016.05.272016年5月27日20:15
分区15-16下地震概论笔记(蔡兴瑞) 的第20 页