地震儀及基本參數(shù)的測(cè)定

1、第3章 地震儀及基本參數(shù)的測(cè)定 意大利地質(zhì)學(xué)家帕爾米里于1856年制造的 電磁地震記錄儀 它已能記錄地震到達(dá)當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間 現(xiàn)代地震儀現(xiàn)代地震儀 現(xiàn)代化的野外地震儀 也被稱(chēng)為 第一個(gè)遠(yuǎn)震第一個(gè)遠(yuǎn)震 記錄：記錄： 在德國(guó)在德國(guó)Potsdam 記錄到的日本發(fā)記錄到的日本發(fā) 生的地震生的地震 1906年舊金山地震記錄年舊金山地震記錄 1906年舊金山地震時(shí)，加利福尼亞大 學(xué)里克觀測(cè)臺(tái)尤因地震儀 在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上記 錄了地面南北方向和東西方向上的地震波 動(dòng) 1983-4-3哥斯達(dá)黎加地震在 德國(guó)貝爾恩臺(tái)記錄的運(yùn)動(dòng)垂直分 量 P波在地表反射一次或兩次后 分別為PP和PPP波，如在最后一 次反射后 轉(zhuǎn)換為S波，則

2、得到PS 和PPS波，S波在地表反射可產(chǎn)生 SS和SSS波。 記錄中最明顯的是 通過(guò)大洋路徑傳播過(guò)來(lái)的瑞利波 3.3地震臺(tái)與全球地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng) 3.3.1地震臺(tái) 北京國(guó)家地球觀象臺(tái)（簡(jiǎn)稱(chēng)北京臺(tái)）的前身是鷲峰 地震臺(tái)鷲峰地震臺(tái)是我國(guó)自己創(chuàng)建的最早的地震 臺(tái)，年開(kāi)始記錄，年因日軍大舉 侵略中國(guó)而被迫停止運(yùn)行年，地震臺(tái)改 建在北京西郊白家疃，年恢復(fù)地震觀測(cè)， 同時(shí)增加地磁觀測(cè)項(xiàng)目年年底在臺(tái)站南 側(cè)約千米處修建了長(zhǎng)米的大型山洞，為開(kāi) 展高靈敏度地球物理觀測(cè)和儀器研制、運(yùn)行試驗(yàn)提 供了良好的環(huán)境年月北京臺(tái)被國(guó)家地 震局（現(xiàn)中國(guó)地震局）確定為中美合作中國(guó)數(shù)字地 震臺(tái)網(wǎng)（)的示范性數(shù)字地震觀站 3.3.2 3

3、.3.2 全球地震臺(tái)網(wǎng)GSN GSN (Global Seismic Network)(Global Seismic Network) 由128128個(gè)超 寬頻帶數(shù)字 式觀測(cè)臺(tái)組 成 為研究地球 構(gòu)造與地震 而設(shè)立的極 高質(zhì)量的標(biāo) 準(zhǔn)地震臺(tái) 計(jì)算機(jī)模擬1977年3月9日日本海5.9 級(jí)深源地震的震動(dòng) .在德國(guó)埃連根可能 記錄到的垂直分量地震圖 3.4地震的全球分布 1977年1月至1986年12月記錄到的全球地震震中分 布 ,圓圈、方框、三角分別表示震源深度為070千 米，70200千米及200千米以下 3.5地震定位以及地震大小的確定 3.5.1地震定位 地震波最初從地球內(nèi)的一點(diǎn)發(fā)出，這點(diǎn)就

4、是震源，位于地球表面的恰又位于震源之上那點(diǎn)稱(chēng)為震中。地 震學(xué)家們?cè)诮⒂^測(cè)臺(tái)站之后的第一件任務(wù)就是找一種方法精確地確定震中。如果可能的話(huà)，也確定每次 記錄到的地震的震源。 最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)直接 的三角測(cè)量發(fā)現(xiàn)震中的位置。 根據(jù)從其他地區(qū)地震或者爆 破研究收集的時(shí)間資料，可 以畫(huà)出曲線來(lái)顯示P波或S波 從震源傳播不同距離所需的 平均時(shí)間。這些地震傳播時(shí) 間曲線（時(shí)-距曲線）是確定 地震儀到震源距離的最基本 工具。 設(shè)想3座地震觀測(cè)臺(tái)，每一座觀測(cè)臺(tái)記錄到的是同一個(gè)地震，而且各臺(tái)位于震源的不同方 向上。這3座臺(tái)站的觀測(cè)人員能夠讀到P波抵達(dá)時(shí)間，有時(shí)也讀到S波的抵達(dá)時(shí)間。因?yàn)镻 波傳播速度比S波傳播

5、速度大約快2倍，所以這兩種波傳播得越遠(yuǎn)，它們的波前分離間隔就 越寬。如果有了P波和S波抵達(dá)的時(shí)間，從這兩種波型的抵達(dá)某臺(tái)時(shí)間間隔將可以直接求得 震源到該記錄臺(tái)的距離。然后，畫(huà)3個(gè)圓，每個(gè)圓以一座地震臺(tái)為圓心，半徑是計(jì)算得到 的距離（震中距）。這3個(gè)圓將相交于，至少是近似的相交于所要求的震中。 P波、S波到達(dá)臺(tái)站時(shí)間 臺(tái) 站 P波S波 時(shí)分秒時(shí)分秒 BKS JAS MIN 15 15 15 46 46 45 04.5 07.6 54.2 15 15 15 46 46 46 25.5 28.0 07.1 根據(jù)上面S波與P波的時(shí)間差值估算出下列震中距離。 據(jù)P波與S波的時(shí)間差值 估算震中距離 臺(tái)站

6、S-P/秒震中距離/千米 BKS JAS MIN 21.0 20.4 12.9 190 188 105 3.5.2 地震大小的確定 地震學(xué)家們發(fā)明了許多簡(jiǎn)單的方法從地震記錄上確定地震的大小。 觀測(cè)臺(tái)站所用衡量地震大小的最普通單位是地震震級(jí)。在1935 年查爾斯里克特（Charles Richter）（下圖）在加州理工學(xué)院 發(fā)明了相對(duì)的方法測(cè)量地震，和達(dá)也曾經(jīng)用類(lèi)似的方法確定日 本地震的大小。里克特提出按照地震儀器探測(cè)到的地震波的振 幅將地震分級(jí)。這種分級(jí)系統(tǒng)最初只用于衡量南加州當(dāng)?shù)氐牡?震，現(xiàn)在全世界地震的研究都使用這種分級(jí)系統(tǒng)。 因?yàn)榈卣鸬拇笮∽兓秶艽?，所以?對(duì)數(shù)來(lái)壓縮測(cè)量到的地震波振

7、幅是很方 便的。精確的定義是：里氏震級(jí)ML是最 大地震波振幅以10為底的對(duì)數(shù)。一種被 稱(chēng)之為伍德-安德森（Wood-Anderson） 的特殊地震儀記錄到的振幅測(cè)量精度達(dá) 到1毫米。里克特沒(méi)有指定特殊的波型， 因此最大振幅可以從有最高振幅的任何 波形上取得。由于一般振幅隨著距離增 大而減少，里克特選擇距震中100千米 的距離為標(biāo)準(zhǔn)。 按著這個(gè)定義，對(duì)一 個(gè)100千米外的地震， 如果伍德-安德森地震 儀記錄到1厘米的峰值 波振幅（即1毫米的 10000倍）,則震級(jí)4。 震級(jí)本身沒(méi)有任何上下限（雖然地震大 小有上限）。自本世紀(jì)有了地震儀以后 所記錄到的地震僅有幾次震級(jí)達(dá)到8.5級(jí) 以上（下頁(yè)圖）。

8、例如，1964年3月27 日在阿拉斯加威廉王子海灣的大地震的 里氏震級(jí)約為8.6。另一方面，小斷層的 滑動(dòng)可能產(chǎn)生小于零震級(jí)的地震（即負(fù) 值）。在局部地區(qū)記錄的非常靈敏的地 震儀可探測(cè)到小于-2.0級(jí)的地震。這種 地震釋放的能量大約相當(dāng)于一塊磚頭從 桌子上掉到地面的能量。 本世紀(jì)全球發(fā)生8級(jí)和8級(jí) 以上地震數(shù)目的變化 地震釋放能量與其他現(xiàn)象釋放能量的 對(duì)比 3.6強(qiáng)震加速度及加速度計(jì) 近震、強(qiáng)震記錄的需要 工程地震的需要 地震信息的完整 1983-4-3哥斯達(dá)黎加地震在 德國(guó)貝爾恩臺(tái)記錄的運(yùn)動(dòng)垂直分 量 P波在地表反射一次或兩次后 分別為PP和PPP波，如在最后一 次反射后 轉(zhuǎn)換為S波，則得到PS 和PPS波，S波在地表反射可產(chǎn)生 SS和SSS波。 記錄中最明顯的是 通過(guò)大洋路徑傳播過(guò)來(lái)的瑞利波 1983-4-3哥斯達(dá)黎加地震在 德國(guó)貝爾恩臺(tái)記錄的運(yùn)動(dòng)垂直分 量 P波在地表反射一次或兩次后 分別為PP和PPP波，如在最后一 次反射后 轉(zhuǎn)換為