地概第二組之地概知識串講

1、地震概論知識點串講小組成員：董力夫盟楠杰張詩佳明飛1研究范圍的三個方面：一、宏觀地震學；二、地震波的傳播理論；三、測震學。主要研究具體的八個方面 ：一、基本烈度的制定及地震區(qū)劃烈度值。二、地震波傳播理論的研究；三、地殼和地球內部物理的研究；四、震源物理的研究；五、地震資料的分析和處理方法的研究；六、地震觀測系統(tǒng)的布局及新型地震儀器的研制；七、地震預報工作的綜合研究；八、模型試驗的研究 。一、地震學基本概念2地震波：發(fā)生于震源并在地球表面和內部傳播的彈性波稱為地震波。震源、震中、震源深度、震中。烈度：按一定的宏觀標準，表示地震對地面影響和破壞程序的一種量度。按烈度值的大小排列成表，稱為烈度表。將

2、地面上等烈度的點聯(lián)成線，稱為等震線。震級：按一定的微觀標準，表示地震能量大小的一種量度。用字母M表示。 震級和烈度都是衡量地震強度的一種量度。兩者之間的關系復雜。地震序列：地震在有限的空間和時間范圍內有成叢發(fā)生的傾向。這種成叢發(fā)生的地震稱地震序列。按時間順序和震級分布，地震序列分為：主震型和震群型。地震學基本概念3 地震是一種自的然現(xiàn)象。全球每年發(fā)生500萬次地震，人們可以感覺僅占1%，造成嚴重破壞的7級以上的大地震約有18次，8級以上的特大地震12次。全世界有6億多人生活在強震帶上，上個世紀約有200萬人死于地震，預計二十一世紀將有約1500萬人死于地震。 我國是個多地震國家，20世紀以來，

3、我國發(fā)生了800多次6級以上的地震，平均每年約8次；歷史記載全球死亡超過20萬人的地震有6次，其中在中國就有4次。二、地震基本數(shù)據(jù)4按成因分：1）構造地震；2）火山地震；3）陷落地震。按震源深度分：1）淺源地震；2）中源地震；3）深源地震；按震中距分：1）地方震；2）近震；3）遠震。按震級分：1）弱震：M3的地震。2）有感地震：3M4.5的地震。3）中強震：4.5M固液之間-液態(tài)）。地震波速度階梯狀跳躍上下介質狀態(tài)相同，性質變化顯著。如地幔中的細層之間的分界面。地震波速度有顯著變化同一層，根據(jù)假設，推出地震波速度也隨深度的增加而增加。但有兩種特殊情形：一種是速度隨深度增加而減小(稱為低速層),

4、另一種是隨著深度增加速度異常增加(稱為高速層)。 地球介質15近震時，地震波入射至界面上時，會發(fā)生折射，反射和波形轉換。P,SV波會產生轉換波，SH波不會，P-SV，SV-P。因為他們不是水平面內振動遠震時，考慮曲率，snell定律有。地震波的折射反射轉換16P，S縱波橫波；c在地核界面反射，i表示在內核界面的反射；K通過外核的縱波；P表示PKP；I內核的P波，J內核的S波；p，s表示由震源向上傳播的射線P：在震中距為100度的范圍內，P將作為地震記錄的第一個震相清晰地顯示出來。一超過103度，其振幅就變小，這是因為進入地核的陰影區(qū)所致。當看到弱小的波時，一般認為那是在核幔邊界上由于衍射而產生

5、的，這類似于莫霍面衍射的Pn波。S：在震中距最大為100度的范圍內，S往往以比P還大的振幅在地震記錄上顯示出來。超過100度時，雖然開始進入了地核隱區(qū)。PP、SS（地面反射波）：這兩個震相在震中距超過20度是就開始與P或S分離。pP、sS：當發(fā)生深震時，在30-100度附近，在P、S之后可以清晰的顯示出來。pP和P的到時差，以及sS和S的到時差，往往隨著震源深度不同而差別很大，因此對確定震源深度非常有用。PcP、ScS、pPcP、sScS（外核反射波）：PcP、ScS或者是PcS、ScP常在震中距在30-40度左右顯示出來各種震相17地震走時表，即地震波在不同震中距上傳播的時間表，是根據(jù)地震圖

6、中各種震相來編制的，是分析地震圖，識別不同震相的主要依據(jù)。P，S和其他一些體波走時曲線斜率隨震中距增大減少，說明地震波的速度隨深度增加而增加。瑞利波和洛夫波走時曲線為直線，說明速度恒定，從上面可以看出，這些波是且只能是沿表面層傳播。S-P走時差依賴距離比較多；pP-P走時差依賴于深度。因此可以獲得震源深度和震中距。地震走時表18第四章 地球內部的結構 第一節(jié) 地球內部結構的發(fā)現(xiàn)第二節(jié) 地球內部的圈層結構第三節(jié) 反演問題19二、地殼的探究1. 一個誤區(qū)過去人們普遍認為地球內部是液體,地殼是表面凝固著一層硬殼?，F(xiàn)代地震學觀測表明地球內部大多數(shù)深度的介質一般比鋼還硬，地殼下面并不軟。第一節(jié) 地球內部

7、結構的發(fā)現(xiàn)一、探索的歷史202.地殼底部的發(fā)現(xiàn)1909年: 莫霍面(M界面)的發(fā)現(xiàn) (莫霍洛維奇) M界面為不連續(xù)面，將地殼與地幔分開大陸 35km；海洋 5-8km3. 大洋和大陸地殼的區(qū)別地震觀測表明，大洋和大陸下面的地殼的厚度不同。純路徑面波 加利福尼亞，南太平洋地震；瑞典，喜馬拉雅地震211906年：外核的發(fā)現(xiàn)（英，奧爾德姆）1914年:古登堡面的發(fā)現(xiàn)(德，古登堡) 1914年首次估計出地核深度為2900km在核幔界面處，P波速度從13.72 km/s下降為8.06 km/s；S波速度從7.26 km/s下降為0。速度的突然變化說明地核的物質組成和狀態(tài)與地幔不同。S波是橫波，橫波只能在

8、固體中傳播四、地球液體核的發(fā)現(xiàn)22丹麥地震學家英格萊曼（Inge Lehmann）于1936年首次發(fā)表證據(jù)說，在外核之內有一月亮大小的內核1936年：內核的發(fā)現(xiàn)(英格萊曼)五、地球內核的發(fā)現(xiàn)23根據(jù)地震波速度的不同,地球可分為地殼、上下地幔和內外地核等幾個大構造單元。以下過渡層,是十分明顯的。 （1）殼幔界面莫霍面(M面)（2）幔核界面古登堡面(G面)（3）內外核分界面（L面）（4）上下地幔的過渡層 布倫的地球分層模型（P50）第二節(jié) 地球內部的圈層結構24正演問題：提出地球的初始假定模型，并假定可能的地震波速度，去預測理論走時。反演問題：先用觀測走時給出距離，并由此推導出速度分布以及地質構造

9、。典型例子：對地震斷裂源的研究第三節(jié) 反演問題25主要概念斷層：靜態(tài)定義：上盤，下盤，走向 動態(tài)定義：斷層分類，正斷層，逆斷層，左旋斷層，右旋斷層斷層的形成原因（兩個主要力：水平擠壓力與重力）彈性回跳原理（最大靜摩擦與滑動摩擦，運動趨勢，與最終滑動，這里的滑動是以波的形式體現(xiàn)，所有近場效應都有波的表現(xiàn)） 第五章 斷層，震源機制解與板塊構造26主要概念地震與應變能的釋放地震發(fā)生時，大部分應變能轉化為熱能（克服摩擦力而消耗掉了），只有百分之幾的應變能轉化為地震波。地震能克服摩擦力消耗的熱能地震波能量地震效率地震波能量 地震能 27主要概念震源機制解（初動：定義為相對震源徑向運動）遠離震源為黑色，靠

10、近震源為白色壓縮與舒張是從應力角度看的。從密度角度看，黑色部分密度變小，白色部分密度變大28主要概念空間球與空間斷面29輔助識別：正斷層 與重力一起作用，斷面較陡。 沖斷層 與重力相反，斷面較緩走滑斷層輔助識別：主要概念板塊 A板塊 B洋脊洋脊30大陸漂移（現(xiàn)象上合理，動力原因未解釋清楚）海底擴張（洋中脊與海溝）板塊構造： 1地球結構（地殼，地幔，地核，外部冷而堅硬，上地幔軟流層熔融，外核呈液態(tài)） 2七大板塊（印度-澳大利亞板塊，太平洋板塊，北美板塊，南美板塊，歐亞板塊，非洲板塊，南極板塊）注意還有小板塊板塊構造學說31三種邊界 擴散邊界 正斷層 匯聚邊界 逆斷層 走滑邊界 走滑斷層三種邊界的

11、例子地幔熱柱地震分類主要概念321.應力,應變（體應變，切向應變）（彈性，脆性破裂，流動）2.應變能（彈性能）3.板塊構造學說的歷史發(fā)展與學說的支持證據(jù)輔助概念33第六章 地震儀及地震基本參數(shù)的測定地震儀：可以接受地面振動并且以某種方式記錄下來的裝置（很貴）驗震器：只能記錄地震波到達時間的儀器6.1 張衡的候風地動儀346.2 現(xiàn)代地震儀18世紀 早期歐洲1880至1890 第一架具有科學意義而且較為實用的地震儀現(xiàn)代地震儀 慣性原理拾震器、放大器（換能器）、記錄系統(tǒng)三個部分組成常見的地震儀。356.3 地震臺與地震觀測臺網地震臺是指利用各種地震儀器進行地震觀測的觀測點，是開展地震觀測和研究的幾

12、層機構，米爾恩 全球第一個地震臺網鷲峰地震臺(現(xiàn)在的北京國家地球觀象臺)是我國自建的最早的地震臺各級地震臺、站所構成的網絡為地震臺網絡。分類方法有按控制震級的大小分（微、強震臺網）、按監(jiān)視范圍分（國家、區(qū)域地震臺網）、按臺站一起設置分（長短周期地震臺網（為了記錄不同震級和距離的地震）、按信息記錄方式分（模擬、數(shù)字地震臺網）。366.4 地震定位三角測量法（利用P、S波傳播的速度不同），估算深度需要第四個測量數(shù)據(jù)。為了確保精度，地震臺要合理的均勻分布震中定位的精度大約為10千米，震源深度的精度更差，大約為20千米。376.5 震級測定震級表示地震大小的等級，依據(jù)釋放能量多少。世界上常用“里氏震級

13、” （查爾斯克里特）標準區(qū)分地震震級。 它的精確定義為最大地震波振幅以10為底的對數(shù)。里氏震級的計算對一個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104倍）,則震級為4。 震級本身沒有任何上下限38地震臺常用的震級已經包括3種新的震級，標為MS、mb和Mw。這三種都屬于里氏震級系統(tǒng)。 MS，地震學家們選擇周期近20秒的面波的最大振幅計算震級。（遠淺震）mb，它是根據(jù)P波的大小確定地震的震級。所有的地震都可以清楚地讀到P波的初始，因此用P波震級mb有很大優(yōu)點。（深、淺、遠距離地震） Mw，地震的矩震級，地震矩能夠簡單地從在野外測量的地面破裂的長度和從余震深度

14、推斷的破裂深度估算出來。地震矩可以描述從最小到最大的地震震級變化。（更具有物理意義）震級的測定精度在0.3左右。391975年遼寧海城7.3級地震成功預報。地震預測 精度低 基于地震重復返回周期分析 地震預報 三要素：時間，地點，強度 方法：地質、統(tǒng)計、前兆 依賴于地震前兆信息 可靠的地震預報方法必須具有可重復性，適用于任何破壞性地震第七章 地震預報40地質方法注意剪切應力表現(xiàn)最大的地區(qū)。由于地質的時間尺度太大，所以，關于時間的預報，地質方法必須和其他方法配合使用。 統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法的可靠程度決定于資料的多寡，因而在資料太少的時候，它的意義并不大。我國地震資料豐富。前兆方法所有的地震預報方法，

15、最后總是要歸結為求得地震發(fā)生的某種前兆；尋找地震前兆是地震預報的核心問題；地震是必然會有前兆的，問題是如何識別和如何觀測它們。41地震預報所面臨的主要困難1. 地球內部的“不可入性”；2. 大地震的“非頻發(fā)性”；3. 地震物理過程的復雜性。42地震預報的發(fā)布 地震預報一般由省、自治區(qū)級人民政府發(fā)布。情況緊急時，可由市、縣人民政府發(fā)布48小時內的臨震警報，并同時向上級部門報告。其它任何單位和個人都無權發(fā)布地震預報消息。 應震措施（詳見PPT）問題：吉林省松原市會不會有災害性地震 答：根據(jù)地震概論趙老師講的內容，發(fā)生大地震的可能性較?。ㄎ⒑跗湮ⅲ臉嬙焐现v，該區(qū)域應力活動特別弱從前兆上講，雖然該地

16、區(qū)的確有異常，但并沒有大地震到來前的異常，是震后效應，不是大地震的充分條件從統(tǒng)計數(shù)據(jù)上講，該地區(qū)以前從沒有發(fā)生過大地震43震級與烈度震級M M=logA，能量越大，震級就越大；震級相差一級，能量相差約32倍；相差二級，能量相差1000倍。 微震（M5），強烈地震（M7），特大地震（M8）由于震源深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞也不同。 地震能量 lgE=11.8+1.5M 第八章 宏觀地震學44烈度：一次地震對某一地區(qū)的影響和破壞程度稱地震烈度（seismic intensity），簡稱為烈度，用I表示。地震基本烈度：是指未來50年內在一般場地條件下可能遭遇的超越概率為10%的地震烈度值

17、。相當于475年一遇的最大地震的烈度烈度表（我國采用十二度表）設防烈度：抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設計45決定任何場點地面震動的強度的因素有3個： 震源機制； 震源與該場點之間巖石的不均勻性和結構變化； 該場點的土壤和其他地質條件。 46地震的破壞 地震波 橫波：周期長，波速慢，振幅大。 縱波：周期短，波速快，振幅小。 面波比體波衰減慢，周期長，振幅大，傳播遠。 建筑物破壞主要由面波造成。 波序：雜波-P波-S波-勒夫面波-瑞利面波。 分類：直接、次生47石油勘探主要有三大類方法：1：地質法（淺層）。2：地球物理方法（間接法，范圍深，效率精度高，應用廣，占97%）。3：鉆探

18、法（可信度高，成本高）。地震勘探3個環(huán)節(jié)：野外采集，室內資料處理，地震資料的解釋。由于反射地震波的信號比較強，因此多數(shù)是使用反射地震學。第1節(jié) 勘探地震學的基礎勘探地震學的基礎：幾何地震學，研究地震波場傳播時間和空間之間的關系，即地震學中經常提到的時距關系，用時距曲線或時距曲面表示，以時距規(guī)律推斷地下構造。一次反射：時距關系，正常時差，多層介質時距關系，傾斜地層時距關系。折射：時距關系，多層模型的時距關系。地震速度的概念:層速度,平均速度(多層)，均方根速度（多層），疊加速度。速度測量常用方法：地震測井法。第2節(jié) 地震資料的野外采集要點：觀測系統(tǒng)（核心），震源（炸藥與非炸藥），檢波器（接收）。第九章 勘探地震學48第3節(jié) 地震資料的數(shù)據(jù)處理1野外地震資料的編輯：觀測系統(tǒng)的加載，壞道和初至的剔除，增益的恢復，靜校正（應對野外地質情況）。2 去噪處理（提取有效信號）。3 速度分析 。4 疊加和偏離。第4節(jié) 地震資料的解釋構造解釋，巖性解釋。有關例題：09春：2007年，中國在渤海灣灘海地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量規(guī)模達10億噸的大油田冀東南堡油田，這是40多年來我國石油勘探又一個最激動人心的發(fā)現(xiàn)。這次勘探所采用的方法是（ ）。A、重力勘探方法 B、磁法勘探 C、電法勘探 D、地震勘探49第1節(jié)：海嘯的形成 海底地震發(fā)生時斷層兩側的板塊如果產生垂直方向的相對位