第六章地震學(xué)基礎(chǔ)地震儀及地震基本參數(shù)測(cè)定

第六章地震學(xué)基礎(chǔ)地震儀及地震基本參數(shù)測(cè)定

如果記錄了地面震動(dòng)整個(gè)過程的全部歷史的儀器叫地震儀；

地震觀測(cè)推動(dòng)了地震學(xué)的誕生和發(fā)展，地震觀測(cè)是地震學(xué)的基礎(chǔ)，它對(duì)地震學(xué)乃至整個(gè)地球科學(xué)的發(fā)展起著極其重要的作用。

記錄地震波到達(dá)時(shí)間的儀器叫驗(yàn)震器。地震儀對(duì)于精確確定遠(yuǎn)處地震的位置、測(cè)量地震的大小和確定地震斷層破裂的機(jī)制是必不可少的。由于地震（波）的振幅和頻率變化大，設(shè)計(jì)這樣的儀器不是很簡(jiǎn)單的。甚至今天，真能有效記錄地震任何細(xì)節(jié)的地震儀是十分昂貴的。張衡第一節(jié)張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀

候風(fēng)地動(dòng)儀是中國(guó)古代觀測(cè)地震的儀器，是東漢張衡于公元132年創(chuàng)制的。候風(fēng)地動(dòng)儀是利用慣性原理，在儀器內(nèi)底部中央，立有一根都柱，即倒立的慣性振擺。圍繞都柱設(shè)有八條滑道?；郎厦妫b有八組“牙機(jī)”，即傳動(dòng)杠桿，其外端呈曲尺形，穿有樞軸，通出儀器外面與龍頭上頜接合。候風(fēng)地動(dòng)儀的靈敏度很高，據(jù)史料記載，候風(fēng)地動(dòng)儀曾接收到震中在隴西、而洛陽人未曾感覺到的地震所引起的地面振動(dòng)。隨著自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的發(fā)展，張衡的這項(xiàng)發(fā)明引起國(guó)內(nèi)外高度的重視和深入的研究?！逗鬂h書·張衡傳》詳細(xì)記載了張衡的這一發(fā)明：

“陽嘉元年，復(fù)造候風(fēng)地動(dòng)儀，以精銅鑄成。員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，旁行八道，施關(guān)發(fā)機(jī)。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機(jī)巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動(dòng)，尊則振，龍機(jī)發(fā)，吐丸而蟾蜍銜之，振聲激揚(yáng)，伺者因此覺知。雖一龍發(fā)機(jī)，而七首不動(dòng)，尋其方向，乃知震之所在。驗(yàn)之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機(jī)發(fā)，而地不覺動(dòng)，京師學(xué)者咸怪其無征，后數(shù)日驛至，果地震隴西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官記地動(dòng)所從方起?！?/p>

復(fù)原研究的三個(gè)里程碑

1875年，服部一三，文字變猜想圖形

1951年，王振鐸，變成展覽模型

2008年，科學(xué)復(fù)原，變成科學(xué)儀器，具有了科學(xué)生命

張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀(Seismoscope)

王振鐸經(jīng)過對(duì)歷史資料的整理和研究，并總結(jié)了一些地震學(xué)家的研究成果，于1959年又將張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀重新復(fù)原，陳列在中國(guó)歷史博物館內(nèi)。王振鐸1963年王振鐸1951年地動(dòng)儀是驗(yàn)震器

——不是地震它不動(dòng)只有地震它才晃

中有都柱報(bào)警器——只要地動(dòng)，我就動(dòng)張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀(Seismoscope)

以中國(guó)地震局地球物理研究所馮銳研究員為首的候風(fēng)地動(dòng)儀課題組，希望研制出和原先一樣的候風(fēng)地動(dòng)儀道柱關(guān)機(jī)丸思考：用所學(xué)知識(shí)分析，候風(fēng)地動(dòng)儀的工作原理，其是如何確定地震方位的？

限于工藝，張衡的地動(dòng)儀不會(huì)是非常精致的。從近代科學(xué)意義上看，候風(fēng)地動(dòng)儀不應(yīng)該算作地震儀，只能是驗(yàn)震器，除了功能不如近代地震儀，主要原因是它沒有時(shí)間記錄。即使地面震動(dòng)晃動(dòng)地動(dòng)儀內(nèi)的擺，擺的方向也不一定能惟一地顯示出震源方向。遺憾的是，這精巧的儀器失傳了，而且，詳細(xì)的內(nèi)部機(jī)制也沒有被記錄流傳下來。直到很久以后，才發(fā)明了能真實(shí)測(cè)量地動(dòng)整個(gè)過程的地震儀?，F(xiàn)代地震儀和地動(dòng)儀一樣，利用的是擺的慣性原理?？隙ǖ卣f，地動(dòng)儀是現(xiàn)代地震儀的先驅(qū)。國(guó)外一千多年后才出現(xiàn)類似的儀器。五個(gè)階段代表儀器（1）張衡地動(dòng)儀，水銀驗(yàn)震器（1848意大利人契托利）（2）1879年英國(guó)人伊文測(cè)震儀日本大森熏煙記錄水平擺式測(cè)震儀（3）1906年俄國(guó)伽利津制成電流計(jì)記錄式測(cè)震儀（4）二戰(zhàn)后、運(yùn)用電子放大方法——放大倍率大（數(shù)萬到數(shù)百萬倍），頻率寬（0.001-數(shù)千秒）、（1969年美國(guó)在月球表面安裝地震儀進(jìn)行月震遙測(cè)）（5）數(shù)字地震儀（數(shù)字技術(shù)與微處理技術(shù)）中國(guó)測(cè)震技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介解放前：北京西山鷲峰臺(tái)、上海徐家匯觀測(cè)臺(tái)、南京北極閣觀測(cè)臺(tái)。解放后：1958年研制成功：581型微震儀（電子管放大），基準(zhǔn)臺(tái)十余處。65年65型微震儀（晶體管、電流計(jì)放大原理）1976-1982年，全國(guó)組建了解100多個(gè)地震遙測(cè)臺(tái)、6個(gè)大型區(qū)域遙測(cè)臺(tái)。儀器DD-1中長(zhǎng)期測(cè)震儀（墨水記錄）90年以后，數(shù)字地震儀、加速度地震儀、強(qiáng)震儀。數(shù)字臺(tái)網(wǎng)建設(shè)第二節(jié)現(xiàn)代地震儀一、現(xiàn)代地震儀的誕生

18世紀(jì)早期，在歐洲才出現(xiàn)記錄地震的儀器，當(dāng)時(shí)是用擺顯示地動(dòng)。然而，地震儀的發(fā)展是緩慢的，早期的驗(yàn)震器不能記錄地震波到達(dá)的時(shí)間，也不能給出地震動(dòng)的永久記錄。

1880至1890，訪日的英國(guó)人約翰·米爾恩、詹姆斯·尤因和托馬斯·格雷，在日本研制出記錄地震動(dòng)隨時(shí)間變化的第一架具有科學(xué)意義而且較為實(shí)用的地震儀。二戰(zhàn)后，地震儀的放大倍數(shù)提高到數(shù)萬倍甚至數(shù)百萬倍，同時(shí)也展寬了觀測(cè)頻率范圍。新的儀器不斷出現(xiàn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)快速處理和儲(chǔ)存地震資料，使地震學(xué)的發(fā)展步入了一個(gè)嶄新的階段。二、現(xiàn)代地震儀工作原理雖然現(xiàn)代地震儀比米爾恩的地震儀復(fù)雜得多，但是所依據(jù)的基本原理是一樣的，原理就是慣性。地震時(shí)，地面同時(shí)在三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)：上下、東西和南北。地面運(yùn)動(dòng)可以是位移、速度或加速度，它們是隨時(shí)間變化的三維矢量，為了研究完整的地面運(yùn)動(dòng)，一定要將這三個(gè)分量都記錄下來。地面振動(dòng)幅度的大小在很大一個(gè)量級(jí)范圍內(nèi)變化。記錄不同頻段地震波的長(zhǎng)周期、短周期、中長(zhǎng)周期及寬頻帶等具有不同頻率響應(yīng)特性的地震儀。地震儀器由三個(gè)主要部件組成的觀測(cè)系統(tǒng)。其作用是：當(dāng)?shù)卣饡r(shí)拾取地面振動(dòng)，加以放大（亦可縮小），然后將地震過程用記錄器記錄下來，描成地震連續(xù)運(yùn)動(dòng)圖形，得于永遠(yuǎn)保存。地震儀的工作原理即：拾震器，放大器和記錄器現(xiàn)代地震儀(Seismometer)基本原理：地震儀是建造在以一套彈簧—擺為拾震器的基礎(chǔ)上，即俗稱的擺式地震儀。地震儀擺的類型地震儀原理示意圖意大利地質(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)間在19世紀(jì)中葉，意大利人盧伊吉·帕爾米里在對(duì)維蘇威火山的觀測(cè)中制造了一臺(tái)地震儀，它也能記錄地震的時(shí)間。在1856年的首次使用中，帕爾米里借助他的電磁地震儀通過螺旋彈簧上一物體的運(yùn)動(dòng)測(cè)到地面的垂直運(yùn)動(dòng)，并且通過在U形管內(nèi)水銀的運(yùn)動(dòng)測(cè)到地面的水平運(yùn)動(dòng)。雖然帕爾米里的儀器和那個(gè)時(shí)代的其他儀器不是現(xiàn)代意義上的地震儀，但是它們確實(shí)能給出地震的方向、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，并且能對(duì)水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)都有反應(yīng)。記錄系統(tǒng)人們用儀器觀測(cè)地震，儀器的作用，是要將非人力所能覺察的微觀地震現(xiàn)象，取得到手，以供研究，這就需要通過放大裝置，然后進(jìn)行記錄。這說明，地震儀的制造，在確定擺的參數(shù)之后還須配好放大裝置及記錄器，成一套完全的記錄系統(tǒng)。記錄器現(xiàn)代地震儀現(xiàn)代化的野外地震儀地震圖(Seismograms)＊地震圖也被稱為地震記錄第一個(gè)遠(yuǎn)震記錄：在德國(guó)Potsdam記錄到的日本發(fā)生的地震1906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)垂直分量記錄中最明顯的是通過大洋路徑傳播過來的瑞利波圖6-2數(shù)字地震儀工作原理框圖第一步第二步第三步第四步第五步數(shù)字記錄地震動(dòng)數(shù)字化地震觀測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)易模型

以下簡(jiǎn)要介紹地震儀器的分類地震計(jì)介紹海洋地震觀測(cè)技術(shù)地震儀器的工作環(huán)境測(cè)震儀的分類（1）按測(cè)震儀所記錄地面運(yùn)動(dòng)的周期范圍分類（2）按測(cè)震儀器所能記錄地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度分類（3）按記錄地震信號(hào)的模式分類（4）按放大地震信號(hào)的方式分類（5）按最終見到的記錄介質(zhì)分類

（1）按測(cè)震儀所記錄地面運(yùn)動(dòng)的周期范圍分類

①短周期測(cè)震儀：頻帶處在高頻干擾和海浪干擾之間的測(cè)震儀叫做短周期測(cè)震儀。

②中長(zhǎng)周期寬頻帶測(cè)震儀：由于地震噪聲干擾的影響，使得靈敏度很高、頻帶很寬的測(cè)震儀沒有實(shí)用價(jià)值，但是可以使用較低靈敏度的測(cè)震儀在較大的周期范圍內(nèi)來觀測(cè)較遠(yuǎn)、較強(qiáng)的地震。

③長(zhǎng)周期測(cè)震儀：在海浪干擾之外至百秒周期的范圍內(nèi)，可以使用長(zhǎng)周期測(cè)震儀來觀測(cè)地震面波。

④超長(zhǎng)周期測(cè)震儀與甚長(zhǎng)周期測(cè)震儀：觀測(cè)周期達(dá)數(shù)百秒甚至更長(zhǎng)的測(cè)震儀可歸為超長(zhǎng)周期與甚長(zhǎng)周期測(cè)震儀。這類儀器一般可觀測(cè)到地球的固體潮。（1）按測(cè)震儀所記錄地面運(yùn)動(dòng)的周期范圍分類（2）按測(cè)震儀器所能記錄地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度分類

①微震儀：微震儀是專門用于觀測(cè)近距離微小地震的儀器。微震一般是指–1<ML<3的地震。這樣的地震在地表引起的振動(dòng)很小，要觀測(cè)記錄到它，須在距震中較近的范圍內(nèi)(<1000km)，用放大率很高的測(cè)震儀才能實(shí)現(xiàn)。周期在0.1～2s的范圍。

②中強(qiáng)震儀：一般指3～5級(jí)左右的地震。周期在2～5s范圍之內(nèi)。

③強(qiáng)震儀：強(qiáng)震儀是地震工程研究中獲得客觀定量數(shù)據(jù)的主要儀器。為了確定強(qiáng)震的一些參數(shù)，需要利用地面運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)程曲線(加速度隨時(shí)間的變化過程)。因此，強(qiáng)震儀都是直接記錄地面運(yùn)動(dòng)加速度的。（3）按記錄地震信號(hào)的模式分類

①模擬記錄測(cè)震儀：以與地面運(yùn)動(dòng)相類似的圖形的變化方式進(jìn)行記錄的測(cè)震儀。

②數(shù)字記錄測(cè)震儀：將地震信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后，以數(shù)字量的形式把地震信號(hào)記錄在某種介質(zhì)(磁帶、磁盤、光盤等)之上的測(cè)震儀。測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中使用的數(shù)字測(cè)震儀一般指寬頻帶、大動(dòng)態(tài)、智能化的數(shù)字測(cè)震儀。（4）按放大地震信號(hào)的方式分類

一般分為杠桿放大測(cè)震儀、電流計(jì)放大測(cè)震儀、電子放大測(cè)震儀。

（5）按最終見到的記錄介質(zhì)分類

熏煙記錄測(cè)震儀、照相記錄測(cè)震儀、墨水記錄測(cè)震儀、其他記錄形式的測(cè)震儀（如采用熱敏筆、紫外線等記錄方式進(jìn)行記錄）。地震計(jì)介紹短周期地震計(jì)JCV-104動(dòng)圈換能反饋地震計(jì)FSS-3、FBS-3甚寬頻帶地震計(jì)CTS-1超寬頻帶地震計(jì)JCZ-1甚寬頻帶地震計(jì)STS-2甚寬頻帶地震計(jì)CMG-3一、短周期地震計(jì)JCV-104生產(chǎn)廠家：北京港震公司機(jī)械自振周期：1秒靈敏度：350伏秒/米動(dòng)態(tài)范圍：80分貝二、動(dòng)圈換能反饋地震計(jì)FSS-3、FBS-3頻帶范圍（FBS-3）：0.05Hz-20Hz靈敏度：1000VS/m動(dòng)態(tài)范圍：120dB頻帶范圍（FSS-3）：1Hz-40Hz靈敏度：800VS/m動(dòng)態(tài)范圍：120dB三、甚寬頻帶地震計(jì)CTS-1生產(chǎn)廠家：武漢地震研究所頻帶范圍：120秒-50赫茲靈敏度：2x1000伏秒/米差分電容位移換能電子反饋甚寬頻帶地震計(jì)四、超寬頻帶地震計(jì)JCZ-1生產(chǎn)廠家：武漢地震研究所頻帶范圍：VBB:360秒-50赫茲LP:DC-360秒（加速度）靈敏度：2x1000伏秒/米差分電容位移換能電子反饋超寬頻帶地震計(jì)五、甚寬頻帶地震計(jì)STS-2六、寬頻帶地震計(jì)CMG-3T海洋地震觀測(cè)技術(shù)（沉浮式）*我國(guó)海岸線長(zhǎng)達(dá)18000公里*海中有5000多個(gè)大小島嶼*歷史上在渤海、黃海、南海等地多次發(fā)生過6級(jí)以上地震外觀寬頻帶或甚寬頻帶觀測(cè)臺(tái)站設(shè)計(jì)示意圖

主體建設(shè)在地下，并采用了雙層保溫措施，具有風(fēng)干擾小、溫度變化小的特點(diǎn)地震計(jì)的工作環(huán)境一、地震臺(tái)地震臺(tái)（seismicstation）是指利用各種地震儀器進(jìn)行地震觀測(cè)的觀測(cè)點(diǎn)，是開展地震觀測(cè)和地震科學(xué)研究的基層機(jī)構(gòu)。很久以前的地震臺(tái)多是建在天文臺(tái)附近，因?yàn)榭梢垣@得準(zhǔn)確的時(shí)間。

第三節(jié)地震臺(tái)與地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)

米爾恩1895年從日本回到英國(guó)，在懷特島的賽德建立了地震臺(tái)，后來該臺(tái)成為著名的地震研究中心。不到幾年時(shí)間，他就組建了第一個(gè)全球地震臺(tái)網(wǎng)，10個(gè)臺(tái)在大不列顛，30個(gè)臺(tái)在國(guó)外。隨著在賽德的記錄積累，他開始系統(tǒng)地分析地震類型。地震臺(tái)的數(shù)目穩(wěn)步增加，到1957年國(guó)際地震概要（InternationalSeismologicalSummary）列入了大約600個(gè)地震臺(tái)。國(guó)際地震概要是由米爾恩的賽德臺(tái)的繼承者在英國(guó)操作的一個(gè)國(guó)際組織。由于米爾恩對(duì)地震觀測(cè)的貢獻(xiàn)，他被稱為現(xiàn)代地震學(xué)的奠基人。

北京國(guó)家地球觀象臺(tái)（簡(jiǎn)稱北京臺(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)，1930年開始記錄，1937年因日軍大舉侵略中國(guó)而被迫停止運(yùn)行．1955年，地震臺(tái)改建在北京西郊白家疃，1957年恢復(fù)地震觀測(cè)，同時(shí)增加地磁觀測(cè)項(xiàng)目．1982年年底在臺(tái)站南側(cè)約2千米處修建了長(zhǎng)202米的大型山洞，為開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．1983年5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)（CDSN)的示范性數(shù)字地震觀站二、地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)

地震臺(tái)網(wǎng)（seismologicnetwork）是由各級(jí)地震臺(tái)、站所構(gòu)成的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。按其控制震級(jí)的大小分為微震臺(tái)網(wǎng)和強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)；按監(jiān)視范圍分為全球地震臺(tái)網(wǎng)、國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)和區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)；按臺(tái)站儀器設(shè)置分為長(zhǎng)周期地震臺(tái)網(wǎng)和短周期地震臺(tái)網(wǎng)；按信息記錄方式還可分為模擬地震臺(tái)網(wǎng)和數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)等。地震臺(tái)網(wǎng)內(nèi)觀測(cè)數(shù)據(jù)由各臺(tái)站定時(shí)發(fā)往地震數(shù)據(jù)處理及分析預(yù)報(bào)中心，中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集、整理、編輯和儲(chǔ)存以及對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析研究。為記錄不同震級(jí)和距離的地震一般要設(shè)置短、中長(zhǎng)和長(zhǎng)周期地震儀；相應(yīng)的記錄器也要有大、中、小的振幅類型才能獲得適合于分析用的真實(shí)的記錄。

我國(guó)地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理方式

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心

——承擔(dān)著全國(guó)地震監(jiān)測(cè)、地震中短期預(yù)測(cè)和地震速報(bào)；國(guó)務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部應(yīng)急響應(yīng)和指揮決策技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行；全國(guó)各級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)的業(yè)務(wù)指導(dǎo)和管理；各類地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯集、處理與服務(wù)；地震信息網(wǎng)絡(luò)和通訊服務(wù)以及地震科技情報(bào)研究與地震科技期刊管理等。是我國(guó)防震減災(zāi)工作的重要業(yè)務(wù)樞紐、核心技術(shù)平臺(tái)和基礎(chǔ)信息國(guó)際交流的重要窗口。

地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)地震臺(tái)網(wǎng)根據(jù)其布局范圍的不同，分為兩類：全球地震臺(tái)網(wǎng)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)

全球地震臺(tái)網(wǎng)GSN

(GlobalSeismicNetwork)由128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)

數(shù)字地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)數(shù)字地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)是由國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)、區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)和流動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)3個(gè)層次構(gòu)成的測(cè)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它的主要功能是控制我國(guó)的地震和構(gòu)造活動(dòng)，服務(wù)于我國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與地球科學(xué)研究，完成大震速報(bào)任務(wù)。它的地震監(jiān)控能力實(shí)現(xiàn)了：全國(guó)監(jiān)控能力可達(dá)ML≥4.0級(jí)地震（速報(bào)時(shí)間是20～25分鐘），東部重要省會(huì)城市及其附近具有監(jiān)測(cè)M級(jí)地震的能力（速報(bào)時(shí)間是10～15分鐘），首都圈地區(qū)具有監(jiān)測(cè)M級(jí)地震的能力（速報(bào)時(shí)間是5～10分鐘）。

國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)主要是對(duì)我國(guó)境內(nèi)及周邊地震和構(gòu)造活動(dòng)進(jìn)行控制，完成大震速報(bào)，并為破壞性地震中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)提供服務(wù)。由全國(guó)的49個(gè)數(shù)字化地震臺(tái)組成，通過衛(wèi)星、英特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)主要對(duì)人口稠密地區(qū)和地震多發(fā)區(qū)進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)，以減少這些地區(qū)因地震造成的損失。它由26個(gè)區(qū)域遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)和首都圈數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)組成，遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)主要分布在南北地震帶、華北地震帶、新疆北部地震帶和東南沿海地區(qū)。

流動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)主要用于地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的流動(dòng)觀測(cè)和地球深部結(jié)構(gòu)成像的分區(qū)觀測(cè)。地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的流動(dòng)觀測(cè)主要是進(jìn)行大震前的前震觀測(cè)和震后地震活動(dòng)性監(jiān)測(cè)，為判斷震情的發(fā)展趨勢(shì)提供依據(jù)。地球深部結(jié)構(gòu)成像觀測(cè)是通過觀測(cè)資料的處理對(duì)地球深部（幾十～上千公里）結(jié)構(gòu)、人們無法覺察到的微震活動(dòng)做一個(gè)掃描。

地震定位是地震學(xué)中最經(jīng)典、最基本的問題之一，提高定位精度也一直是地震學(xué)應(yīng)用研究的重要課題之一。地震學(xué)家們?cè)诮⒌卣鹋_(tái)（網(wǎng)）后的首要任務(wù)就是找一種方法精確地確定震中。利用儀器記錄進(jìn)行震源定位始于歐洲和日本，最初使用方位角法，隨后是幾何作圖法和地球投影法。

20世紀(jì)60年代后，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于地震定位，目前作圖定位法已被計(jì)算機(jī)定位法代替。第四節(jié)地震定位

宏觀震中與微觀震中沒有地震儀之前(1879年之前)，通常把地震破壞罪嚴(yán)重的地方定為震中，也叫宏觀震中。

最簡(jiǎn)單的方法是通過直接的三角測(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，可以畫出曲線來顯示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。觀測(cè)點(diǎn)接收到地震波t：震相到時(shí)，例如tp是P波初動(dòng)的到時(shí)，ts是S波初動(dòng)的到時(shí)等，一般算至秒。A：震相振幅，一般化成地動(dòng)位移，以千分之一毫米(μ)計(jì)算。因?yàn)樗鞘噶浚蟹较蛐?，須附腳標(biāo)加以說明，有：垂直向(Z)，分為向上(c或u，向下（d）水平向(H)，分為向東(E)，向西(W)，向南(S)，向北（N）；并以（c）、(E)、(N)為正(+)向，以（d）、(W)、(S)為負(fù)（一)向。地震學(xué)有關(guān)震相特征的規(guī)定說明：α：觀測(cè)點(diǎn)指向震中的方位角，可用P波初動(dòng)的水平位移分向測(cè)定，即AE:AN=tanα。

△：震中距離以度數(shù)或千米計(jì)。T:震相周期，以秒計(jì)算。

震源的求法（近震的時(shí)空參數(shù)）發(fā)震時(shí)刻、震源位置參數(shù)的測(cè)定地震記錄波形圖P波S波

根據(jù)觀測(cè)到的地震波資料可以獲得：各種震相的到時(shí)…P波到時(shí)S波到時(shí)地震波傳播示意圖P波走時(shí)S波走時(shí)P/S波到時(shí)差發(fā)震時(shí)刻的測(cè)定

由tp/s到時(shí)得P和S到時(shí)差P/S走時(shí)即：tp/s走時(shí)

由P/S波到時(shí)減去走時(shí)即得到發(fā)震時(shí)刻。T發(fā)震時(shí)刻=tp/s到時(shí)-tp/s走時(shí)P、S波走時(shí)曲線圖震中位置的測(cè)定---交切法測(cè)定震中位置及計(jì)算實(shí)例

1975年8月1日在加州的東北部奧羅維爾附近發(fā)生了5.7級(jí)地震。這次地震的P波和S波到達(dá)BKS、JAS和MIN臺(tái)站時(shí)間見下表：P波、S波到達(dá)臺(tái)站時(shí)間表臺(tái)站名P波S波時(shí)分秒時(shí)分秒BKS154604.5154625.5JAS154607.6154628.0MIN154554.2154607.1P波到時(shí)15:46:04.5S波到時(shí)15:46:25.5PS波到時(shí)差震中距臺(tái)站S-P/s震中距離/kmBKSJASMIN19021.020.418812.9105P、S波走時(shí)曲線圖以加州的3個(gè)地震臺(tái)BKS、JAS和MZN為中心的弧相交于震中附近——奧拉維爾大壩細(xì)線是一些主要斷層的地表位置1、單臺(tái)定位

發(fā)生一個(gè)地震后，可利用已知的走時(shí)表，根據(jù)某兩種波型的到時(shí)差求得震中位置。例如,P波的傳播速度比S波快，因此P波同S波存在到時(shí)差，到時(shí)差愈大,震中距就愈大，即地震愈遠(yuǎn)。量得了到S-P時(shí)差后，就可以從走時(shí)表或走時(shí)曲線上查出震中距Δ。再把記錄到的P波的3個(gè)分量的振幅（P波最先到達(dá),且最清楚）除以儀器的放大倍數(shù),折算為地動(dòng)位移的大小；將3個(gè)分量合成地震動(dòng)位移矢量，即可判明地震波傳來的方向。有了距離和方向，即可定出震中位置。多臺(tái)定位

僅用一個(gè)臺(tái)的數(shù)據(jù)確定震中位置很不準(zhǔn)確，采用多臺(tái)數(shù)據(jù)才可以提高定位精度。例如，采用3個(gè)臺(tái)的數(shù)據(jù)可以求得3個(gè)震中距，以3個(gè)震中距為半徑，以各臺(tái)位置為圓心，則所作的3個(gè)圓相交于一點(diǎn)或近似相交于一點(diǎn)，這點(diǎn)即為震中。在較近的距離，還有其他震相可以利用，作圖方法也有許多種。但在震中距超過1000公里時(shí)，便不能把地面視作平面，而必須考慮地面的曲率，用球面三角方法來計(jì)算震中位置。

和逹法

虛波速度法（石川法）

計(jì)算法

為保證精度，地震臺(tái)站必須合理地均勻地圍繞著震中布設(shè)，而且應(yīng)該有近臺(tái)和遠(yuǎn)臺(tái)的均勻分布。通過對(duì)在同一地區(qū)已知位置地震的先前記錄的校對(duì)計(jì)算，可以更精確地定位震源。今天在世界的多數(shù)地區(qū)，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。我國(guó)公布的定位結(jié)果一般至縣級(jí)。確定震源的誤差：1、時(shí)鐘的偏差及記錄紙速度不均勻，到時(shí)測(cè)定誤差很大；2、觀測(cè)引起的隨機(jī)誤差；3、所用的標(biāo)準(zhǔn)走時(shí)表（結(jié)構(gòu)模型）誤差引起的系統(tǒng)誤差；4、信噪比不高時(shí)，認(rèn)錯(cuò)震相的起跳而帶來到時(shí)誤差；5、認(rèn)錯(cuò)震相（如：sP誤認(rèn)為S）；6、幾乎同一時(shí)刻發(fā)生的兩個(gè)地震，兩個(gè)地震的震相混在一起；7、觀測(cè)臺(tái)站底下的結(jié)構(gòu)差異所造成的誤差（臺(tái)站校正加以消除）。地震發(fā)生在臺(tái)網(wǎng)密的地區(qū)，確定的震源精度高；大震被多臺(tái)記錄，相對(duì)較精確；不過受結(jié)構(gòu)異常影響大的遠(yuǎn)處觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)也加進(jìn)來，所以有時(shí)精度也會(huì)變差。地震定位所用臺(tái)站越多，是不是定位結(jié)果就越準(zhǔn)確？震級(jí)是衡量地震本身大小的一個(gè)量。無論是從科學(xué)的角度，還是從社會(huì)需求的角度，衡量地震的大小都是一件意義重大的基礎(chǔ)性工作。地震強(qiáng)度的估計(jì)，最初以極震區(qū)最大烈度為依據(jù)，但烈度受外因的影響很大，不是一個(gè)穩(wěn)定的物理量。微觀地震學(xué)發(fā)展后，人們知道地震釋放大量能量，認(rèn)為以能量來規(guī)定地震大小，較為合適。震級(jí)M是是地震大小的一種標(biāo)志。即用震級(jí)來量度地震釋放能量的多少。第五節(jié)震級(jí)測(cè)定

地震的震級(jí)是通過測(cè)量地震波中的某個(gè)震相的振幅來衡量地震相對(duì)大小的一個(gè)量，它是由日本的和達(dá)清夫(KiyooWadati,1902~1995)和美國(guó)的里克特(CharlesF.Richter,1900~1985)在20世紀(jì)30年代提出和發(fā)展起來的(SteinandWysession,2003)。從測(cè)定震級(jí)到1966年第一次測(cè)定地震矩(Aki,1966)，其間經(jīng)過了30余年。震級(jí)標(biāo)度基于的兩個(gè)基本假設(shè)第一個(gè)假設(shè)：已知震源與觀測(cè)點(diǎn)，兩個(gè)大小不同的地震，平均而言，較大的地震引起的地面震動(dòng)的振幅也較大。第二個(gè)假設(shè)：從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，從震源至觀測(cè)點(diǎn)的地震波的幾何擴(kuò)散和衰減是已知的，因此，可以據(jù)此預(yù)知在觀測(cè)點(diǎn)的地面震動(dòng)的振幅。

根據(jù)上述兩個(gè)基本假設(shè)，可以定義所有震級(jí)標(biāo)度的一般形式為：式中：M

是震級(jí)；T

是其周期；A

是用于測(cè)定震級(jí)的震相的地動(dòng)振幅；f(⊿,h)

是用于對(duì)振幅隨震中距⊿和震源深度h

的變化作校正的因子；Cs

是臺(tái)基校正因子，與地殼結(jié)構(gòu)、近地表的巖石的性質(zhì)、土壤的疏松程度、地形等因素引起的放大效應(yīng)有關(guān)，與方位無關(guān)；Cr是震源校正因子，亦稱作區(qū)域性震源校正因子，是對(duì)震源區(qū)所在處的巖性不同所引起的差異作校正的因子。查爾斯·里克特（CharlesRicer）1935年查爾斯·里克特在美國(guó)加州理工學(xué)院發(fā)明的。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)。地方性震級(jí)ML不同大小的地震所給出的關(guān)系曲線都相似，并且近似地是平行的。若取A0

為一標(biāo)準(zhǔn)地震即參考事件(referenceevent)的最大振幅,則任一地震的地方性震級(jí)(localmagnitude)ML可以定義為：地方性震級(jí)ML

地震儀記錄的由地震所產(chǎn)生的地面位移的振幅小可到納米(1nm=10-9m)，大可到10m，跨越11個(gè)數(shù)量級(jí)，取對(duì)數(shù)之后便得到以數(shù)量級(jí)為1的數(shù)表示的震級(jí)，使用起來相當(dāng)方便。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)。地方性震級(jí)ML零級(jí)地震的規(guī)定：用伍德——安德生式標(biāo)準(zhǔn)地震儀（靜態(tài)放大倍數(shù)2800，周期0.8秒，阻尼系數(shù)0.8），把震中距△=100公里處的地震圖上，能記下的水平兩分量的最大振幅平均值為1微米（10-3毫米）的地震作為零級(jí)地震。實(shí)際觀測(cè)表明：零級(jí)地震的彈性波能量約為1012爾格。－２級(jí)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。地方性震級(jí)ML

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‰毫米的倍）,則震級(jí)。

100004地方性震級(jí)ML

里氏震級(jí)ML的計(jì)算實(shí)例用一張?zhí)厥獾臉?biāo)度圖，計(jì)算一個(gè)地震的ML的過程是很簡(jiǎn)單的：（1）用S波與P波到達(dá)的時(shí)間差，計(jì)算出距震源的距離（S-P＝24秒）；（2）在地震圖上測(cè)量出波運(yùn)動(dòng)的最大振幅（23毫米）；（3）在圖左邊選取適當(dāng)?shù)木嚯x（左邊）點(diǎn)，在右邊選取適當(dāng)?shù)恼穹c(diǎn)，兩點(diǎn)聯(lián)一直線，從它與中央震級(jí)標(biāo)度線相交點(diǎn)可讀出ML=5.0。關(guān)于ML的幾點(diǎn)說明地震波的振幅與震源深度有關(guān)。不過,因?yàn)樵谀霞又莸卣鹫鹪瓷疃纫话愣急?5km淺，變化不大，所以可以把震源深度近似地看成是一個(gè)常數(shù)。

地震的振幅與觀測(cè)點(diǎn)的方位有關(guān)。為了取得一致的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)取方位覆蓋面盡量寬廣的、不同方位的臺(tái)站所測(cè)得結(jié)果的平均值。各臺(tái)站下面的地質(zhì)情況不同，也影響地震記錄的振幅，所以應(yīng)根據(jù)許多地震的觀測(cè)，給出每個(gè)臺(tái)站的校正值。近震的最大振幅并不總是對(duì)應(yīng)于某一震相，它可能是S波，也可能是面波，因震中距而異。

地方性震級(jí)ML關(guān)于ML的幾點(diǎn)說明由于以上這些原因,地方性震級(jí)ML只是表征震中距30km~600km的地震相對(duì)大小的一個(gè)粗略的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,并不很精確。不過多年實(shí)踐證明,用震級(jí)來劃分地震的大小還是相當(dāng)一致的,這是因?yàn)檎鸺?jí)是一種對(duì)數(shù)標(biāo)度,地震波振幅測(cè)量的誤差對(duì)于ML

數(shù)值的影響不大。地方性震級(jí)ML

震級(jí)本身沒有任何上下限（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）。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。本世紀(jì)全球發(fā)生8級(jí)和8級(jí)以上地震數(shù)目的變化我國(guó)使用的ML公式

ML=logA+R（△）+S（△）

R（△）是量規(guī)函數(shù)，它的物理意義是補(bǔ)償?shù)卣鸩S距離的衰減

S（△）為臺(tái)站校正值，對(duì)于不同的臺(tái)站和不同的儀器，其值不同，規(guī)定以北京白家疃地震臺(tái)的基式地震記錄為ML的標(biāo)準(zhǔn)，即S=0，其它地震臺(tái)站和儀器要另求S值。

面波震級(jí)Ms關(guān)于媒體常用的里氏震級(jí)的說明

地震臺(tái)常用的震級(jí)已經(jīng)包括3種新的震級(jí)，標(biāo)為MS、mb和Mw。在新聞介和大眾中仍然使用里氏震級(jí)ML。這是媒體引起的錯(cuò)誤，因?yàn)镸L起初是專為測(cè)定南加州地方小震的大小而創(chuàng)立的震級(jí)，對(duì)較大的地震并不適合，例如說汶川大地震是里氏8.0級(jí)是不對(duì)的，其實(shí)是面波震級(jí)MS。地震學(xué)界也不打算糾正這種民眾的錯(cuò)誤，主要大家已經(jīng)習(xí)慣了里氏震級(jí)。ML、MS和mb三種震級(jí)都屬里氏震級(jí)系統(tǒng)

由于里氏震級(jí)所用的波形沒有被限定，而且伍德-安德森地震儀僅有有限的記錄能力，因此在地震研究中ML不再?gòu)V泛使用。由于淺源地震具有易記錄到的面波，地震學(xué)家們選擇周期近20秒的面波的最大振幅計(jì)算震