地球科學前沿

1、地震在地球物理學中的應用地震又稱地動、地振動，是地殼快速釋放能量過程中造成振動，期間會產生 地震波。天然地震主要由地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，造成板塊邊沿及 板塊內部產生錯動和破裂所引起，地震開始發(fā)生的地點稱為震源，震源正上方的 地面稱為震中。圖1地震示意圖破壞性地震的地面振動最烈處稱為極震區(qū)，極震區(qū)往往也就是震中所在的地 區(qū)。地震由于具有不可預知的特點，常常造成嚴重人員傷亡，能引起火災、水災、 有毒氣體泄漏、細菌及放射性物質擴散，還可能造成海嘯、滑坡、崩塌、地裂縫 等次生災害，給人們帶來了深重的災難。盡管地震給人類帶來了很多災難，然而 地震在地球物理學中的成功應用卻為人類的發(fā)展做出了巨

2、大的貢獻。比如利用地 震探測地球內部的奧秘，利用地震探測地下的油氣資源，利用地震探進行工程勘 察。1、用地震探測地球內部的結構目前人類對地球內部結構的認識主要來自地震學的研究，地震時，地球內部 物質受到強烈沖擊而產生波動，稱為地震波。它主要分為縱波和橫波。由于地球 內部物質不均一，地震波在不同彈性、不同密度的介質中，其傳播速度和通過的 狀況也就不一樣。例如，縱波在固體、液體和氣體介質中都可以傳播，速度也較 快；橫波只能在固體介質中傳播，速度比較慢。地震波在地球深處傳播時，如果 傳播速度突然發(fā)生變化，這突然發(fā)生變化所在的面，稱為不連續(xù)面。根據(jù)不連續(xù) 面的存在，人們間接地知道地球內部具有圈層結構。

3、研究表明，地球可以分為地 殼、地幔、地核三大圈層，地殼和上地幔頂部由堅硬的巖石組成，合成巖石圈。在研究地球內部結構時，發(fā)現(xiàn)地下3060km/s深處的縱波速度存在一個跳 躍，由67km/s突然變到8km/s左右，由此推斷這是地殼與地幔的分界面，稱 為莫霍面。在地殼下部，隨著深度的增加，速度也隨之增大，但是，在約2900km 深處，地震縱波突然從13km/s下降到8km/s左右，而且橫波消失，這一形象 表明該深處存在一個地震波速度間斷面，為地幔與地核的分解面，稱為古登堡面。 從2900Km開始進入地核，縱波速度逐漸回升，到5000km左右，縱波速度又 有一個明顯的跳躍，橫波也隨之出現(xiàn)，為地球內部的

4、第三個地震波速度不連續(xù)面，為內核與外核的分界面。圖2地球內部圈層劃分示意圖圖3地球內部各圈層的地震波速度2、用地震探測地下的油氣資源人工地震技術是目前尋找石油和天然氣的重要工具。地震技術經(jīng)過幾十年 的發(fā)展，取得了令人矚目的成就。地震技術已遠遠超出了勘探領域，已向油氣開發(fā) 領域發(fā)展。圖4地震勘探示意圖19世紀中葉人類在制造出記錄地震發(fā)生期地殼運動的地震記錄儀后，對地 震波傳布理論進行了研究，并取得了許多成果。在此基礎上逐漸研究出了利于人 工地震激發(fā)和接收的地震波尋找礦產資源的方法。從1924年在美國德克薩斯州 首次利用單次覆蓋地震資料發(fā)現(xiàn)油田到現(xiàn)在,世界上大多數(shù)油氣田是利用地震技 術找到的，地震

5、技術已成為油氣勘探的重要工具。近幾十年來，隨著地震數(shù)據(jù)采 集方法和裝備的改進、數(shù)據(jù)處理技術的提高和解釋方法的發(fā)展，利用地震資料不 僅能確定地下構造形態(tài)、斷裂分布，而且能了解地層巖性、儲層厚度、儲層參數(shù) 甚至能直接指示地下油氣的存在.地震資料同測井、巖芯資料以及其他地下地質 資料相結合能對油藏進行描述和監(jiān)測。青海油田英雄嶺地區(qū)為歷代地質學家公認的油氣富集區(qū)，但勘探難度堪稱 “世界之最”，曾經(jīng)歷了 “五上五下”的勘探歷程，一直未取得突破。采用寬方 位高密度三維地震勘探技術后，資料品質實現(xiàn)質的飛躍，取得了歷史性突破。在 英東地區(qū)實施鉆井42 口，鉆探成功率達到98%，發(fā)現(xiàn)了億噸級高原整裝大油田。 在

6、地表條件更為復雜的英中山地，推廣應用寬方位高密度三維技術，地震資料品 質再次邁上一個臺階，標志著中國復雜地質目標地震勘探再無禁區(qū)。圖5柴達木盆地油田3、用地震進行工程勘察工程地震勘探是一門年輕的正在發(fā)展中的勘探地球物理學科，工程地震勘探 的基本含意是根據(jù)人工激發(fā)的地震波或超聲波在介質中傳播的物理特性來研究 工程地質情況，研究巖土體或地層的地震參數(shù)與工程地質指標之間的關系以及對 工程地質問題進行評價。工程地質情況，是與工程建筑的設計和施工有關的勘探. 在工程地質填圖、道路工程、水利工程、礦山工程以及古河床基巖的埋深和表面 形狀、潛水面埋深、裂隙帶和薄弱帶勘測、圈定喀斯特溶洞等等研究方面，工程 地震勘探都可發(fā)揮重要作用。工程地震勘探與一般地震勘探不同，它包括地面觀測、探礦工程一淺井、平 蒼、豎井中的觀漢、地震測井和超聲測井，以及在試樣和露頭土進行超聲波觀測。 在許多情況下，正是上述一整套研究方法保證了圓滿和精確地解決各種問題。工 程地震各種方法的有效性，使得這種研究已成為工程地質、道路工程、工業(yè)建筑和民用建筑的任何大型設計方案都將