地震概論地震參數(shù)及地震序列

地震概論地震參數(shù)及地震序列第1頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.1地震基本參數(shù)

5.1.1發(fā)震時(shí)刻、震源位置參數(shù)的測(cè)定

5.1.2地震震級(jí)

5.1.3地震震級(jí)與烈度的區(qū)別與聯(lián)系5.2地震能量

5.2.1能量的積累和釋放

5.2.2震級(jí)和能量的關(guān)系5.3地震序列

5.3.1地震活動(dòng)期間地震序列的結(jié)構(gòu)

5.3.2余震預(yù)測(cè)第五章地震參數(shù)及地震序列第2頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四發(fā)震時(shí)刻經(jīng)/緯度和深度震級(jí)強(qiáng)空時(shí)5.1地震基本參數(shù)第3頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四“據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，北京時(shí)間2008-05-1214:28在四川汶川縣(北緯31.0，東經(jīng)103.4)發(fā)生8.0級(jí)地震?！盇HereBHereCHere第4頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四數(shù)學(xué)-追及問(wèn)題第5頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四題：已知甲乙兩人由同一地點(diǎn)出發(fā)，去往終點(diǎn)，甲騎自行車，速度恒定為10km/h；乙步行出發(fā)，速度恒定為5km/h。甲與上午10點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)處，乙與下午1點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)處。請(qǐng)問(wèn)：1）甲乙的出發(fā)點(diǎn)距離終點(diǎn)的距離是多少？2）甲乙的出發(fā)時(shí)間是什么時(shí)刻？3）甲/乙到各地的時(shí)間曲線？？村終點(diǎn)100Km90Km80Km70Km60Km50Km30km上午7:00第6頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

一般以發(fā)震時(shí)刻、震中地理位置（即經(jīng)度和緯度、震源深度，以及地震大?。凑鸺?jí)）這五項(xiàng)作為地震基本參數(shù)。發(fā)震時(shí)刻:H震中位置:經(jīng)度λ，緯度震源深度:h地震大小:M(震級(jí))第7頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

微觀地震研究，主要在于了解地震及其活動(dòng)性。早期在地震發(fā)生后，人們被其破壞力和強(qiáng)烈震動(dòng)所吸引，赴現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，從地震現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)出的宏觀現(xiàn)象分析了解地震的發(fā)生時(shí)刻、地點(diǎn)和強(qiáng)度等具體情況，以定地震參數(shù)，這就是一種宏觀地震研究。圖4.2唐山地震遺址第8頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地震儀的基本工作原理（三分量）第9頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四觀測(cè)點(diǎn)接收到地震波第10頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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(shuō)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(shuō)明：第11頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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。

第12頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四震源的求法（近震的時(shí)空參數(shù)）1、發(fā)震時(shí)刻、震源位置參數(shù)的測(cè)定第13頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地震記錄波形圖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)地震波傳播示意圖第14頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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)曲線圖第15頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四震中位置的測(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(jiàn)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)15:46:25.5第16頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PS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)曲線圖第17頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四以加州的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第18頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

科學(xué)家們和公眾詢問(wèn)地震的一個(gè)基本問(wèn)題就是它的大小。因此，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。地震臺(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（CharlesRicer）在加州理工學(xué)院發(fā)明了類似的方法測(cè)量地震大小，和達(dá)也曾經(jīng)用類似與確定恒星的大小的方法確定日本地震的大小。里克特提出按照地震儀器記錄到的地震波的振幅將地震分級(jí)。2、地震震級(jí)第19頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四查爾斯·里克特（1900～1985年）——里氏震級(jí)發(fā)明者

第20頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四里氏震級(jí)系統(tǒng)

近震震級(jí)標(biāo)度ML

面波震級(jí)標(biāo)度MS

體波震級(jí)標(biāo)度mB和mb

第21頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四近震震級(jí)標(biāo)度ML李克特（C.F.Richter）于1935年通過(guò)美國(guó)南加利福尼亞地區(qū)地震研究，使用的儀器是伍德—安德森標(biāo)準(zhǔn)地震儀進(jìn)行記錄（周期0.8s，阻尼0.8，放大倍數(shù)為2800倍）

ML=logA-logA0

=logA/A0第22頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四零級(jí)地震的規(guī)定

伍德—安德森標(biāo)準(zhǔn)地震儀在震中距等于100km處,如果記錄的兩水平分向最大振幅的算術(shù)平均值是1μm，那么此次地震的震級(jí)為零級(jí)。第23頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四李克特定義當(dāng)Amax/A0=1時(shí),M=0當(dāng)Amax/A0=10,102,103,時(shí),M為1、2、3地震規(guī)定：A0=為伍-安氏扭擺儀在離震中100公里處的記錄振幅等于千分之一厘米。以此為基點(diǎn)。第24頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四里氏震級(jí)M是最大地震波振幅以10為底的對(duì)數(shù).一般振幅隨距離增大而減小,里克特選擇距震中距100千米的距離為標(biāo)準(zhǔn).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10()倍),則地震震級(jí)是()44第25頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地震震級(jí)確定距離/千米s-P/秒震級(jí)振幅/毫米用一張?zhí)厥獾臉?biāo)度圖，計(jì)算一個(gè)地震的ML的過(guò)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）在下圖左邊選取適當(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。第26頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四問(wèn)題:1、地震儀沒(méi)有正好放在震中100千米地方，怎么確定震級(jí)？2、不是用伍德-安德森地震儀，怎么確定震級(jí)？第27頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四我國(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。

第28頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四量規(guī)函數(shù)logA0是震中距的特殊函數(shù)，寫(xiě)成R（Δ）量規(guī)函數(shù)第29頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2001年11月14日昆侖山口西地震的震級(jí)

序號(hào)發(fā)震時(shí)刻震中位置震源深度/km定位臺(tái)站數(shù)震級(jí)MS計(jì)算震級(jí)臺(tái)站數(shù)測(cè)定機(jī)構(gòu)（UTC）時(shí)分秒緯度/（oN）經(jīng)度/(oE)

109261336.290.9

258.125APCEA209260935.990.511628.234IGCEA309261035.990.5104918.0108NEIC第30頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四首先，震級(jí)和烈度的含義不同。

震級(jí)是衡量地震本身釋放能量大小的級(jí)別。地震釋放的能量越大，震級(jí)就越大。一次地震只有一個(gè)震級(jí)。烈度是指某地區(qū)受地震影響的強(qiáng)弱或破壞程度。破壞越嚴(yán)重，烈度就越大。區(qū)別3、地震震級(jí)與烈度的區(qū)別和聯(lián)系第31頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四震級(jí)和烈度的區(qū)別和聯(lián)系其次，確定震級(jí)和烈度大小的依據(jù)不同。

震級(jí)是根據(jù)地震臺(tái)站的儀器記錄，按一定公式推算得出。地震烈度的大小，是根據(jù)地震發(fā)生時(shí)人的感覺(jué)及室內(nèi)擺設(shè)的動(dòng)搖情況，以及房屋和其他建筑物的破壞輕重程度，還有地面破壞現(xiàn)象等來(lái)確定。區(qū)別第32頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四震級(jí)和烈度的區(qū)別和聯(lián)系

地震震級(jí)與地震烈度有一定聯(lián)系。烈度大小與地震震級(jí)大小、離震中的遠(yuǎn)近、震源深淺、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造、場(chǎng)地條件等因素有關(guān)?？偟恼f(shuō)來(lái)，地震震級(jí)越大，烈度越大；距震中越近，震源越淺、烈度也就越大。聯(lián)系第33頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四參數(shù)修訂第34頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第35頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第36頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第37頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.2地震能量

地震能量是儲(chǔ)存在地球巖石內(nèi)，是應(yīng)變能，地震時(shí)由巖石破裂而突然釋放出來(lái)。根據(jù)突然破裂而產(chǎn)生的地震波能量的測(cè)量，估計(jì)全世界每年由地震釋放的能量在1025爾格到1026爾格之間。巖石破裂后未必將所積蓄的應(yīng)變能全都釋放出來(lái)，而所釋放的能量有多少轉(zhuǎn)化成地震波的能量傳播出去，也沒(méi)有固定的比例。第38頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

巖石釋放能量與地震波的能量之間的比例（比例在0~1/2之間），與應(yīng)變能釋放的快慢有關(guān)系。若釋放得極慢，可全部變成其他形式的能量(如熱能)而不產(chǎn)生地震波。若釋放得極快，則最多只有一半的應(yīng)變能化作地震波的形式傳播出去。巖石總應(yīng)變能是不易估計(jì)的，但地震波能量可以用振幅的平方去估算。普通所說(shuō)的“地震能量”是指地震波能量而言，它比實(shí)際地震釋放出的能量可能要小二三個(gè)數(shù)量級(jí)。第39頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第40頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

一個(gè)8.5級(jí)地震通過(guò)地震波釋放出來(lái)的能量，大約相當(dāng)二灘電站連續(xù)發(fā)電近6年的發(fā)電量總和。

1995年1月17日日本阪神大地震的震級(jí)為7.2級(jí)，釋放的地震波能量相當(dāng)于1000顆二次大戰(zhàn)時(shí)投向日本廣島的原子彈。汶川地震釋放的能量相當(dāng)于5600顆廣島原子彈爆炸。一般認(rèn)為，迄今為止世界上記錄到的最大地震是1960年5月22日智利的9.5級(jí)地震。第41頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

地震之前，震源處有應(yīng)變，我們假定震前震源處的應(yīng)變能為E1，由于發(fā)生了地震減少到E2。E=E1-E2就是被地震所釋放的應(yīng)變能。1、能量的積累和釋放

巖石中的應(yīng)變能轉(zhuǎn)變?yōu)椋旱卣鸩芰浚ㄓ袝r(shí)海嘯能量）形成斷層面的能量位能（地殼發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)的勢(shì)能）第42頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四里克特（1935）曾以下式作為和（單位：erg，爾格）的關(guān)系以后，古登堡和里克特曾接連更改這類公式的系數(shù)，終于得出除此之外，就兩者的關(guān)系還有許多研究。大體都采用2、震級(jí)和能量的關(guān)系

第43頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表4.3M和之間的關(guān)系M（爾格）M（爾格）-26.3×10852.0×1019-12.0×101066.3×102006.3×101172.0×102212.0×10137.51.1×102326.3×101486.3×1023342.0×10166.3×10178.53.6×1024注：由公式計(jì)算得。第44頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四8級(jí)地震將會(huì)釋放4200000000000000000（4.2乘以10的十八次方）焦耳的能量，這相當(dāng)于十億噸TNT炸藥爆炸的能量。按照到目前為止人類投入戰(zhàn)爭(zhēng)的最大當(dāng)量的長(zhǎng)崎原子彈來(lái)計(jì)算的話，相當(dāng)于同時(shí)爆炸了47600顆以上。

假定第1級(jí)地震所釋放的能量為1，第2級(jí)應(yīng)為31.62，第3級(jí)應(yīng)為1000，依此類推，第7級(jí)為10億，第8級(jí)為316.2億，第9級(jí)則為10000億。第45頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在核爆炸地震學(xué)中，通常用與TNT炸藥等價(jià)的千噸（kt）或百萬(wàn)噸（Mt）來(lái)表示核爆炸所釋放的能量。1ktTNT=4.2×1012J，或者說(shuō)，一次1百萬(wàn)噸（1Mt）級(jí)的核爆炸所釋放的能量為4.2×1015J。一次5Mt級(jí)的核爆炸（如1971年阿拉斯加（Alaska）阿姆契特加（Amchitka）的核爆炸），其能量為2.1×1016J，相當(dāng)于一次MS=7.7級(jí)地震。1906年舊金山大地震的地震波能量約為3×1016J，這個(gè)能量相當(dāng)于一次7.1Mt的核爆炸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1945年投在廣島的原子彈（0.012Mt，相當(dāng)于MS=6.1級(jí)地震）。迄今記錄到的最大地震是1960年智利大地震，其地震波能量約為1019J，相當(dāng)于一次2400Mt的核爆炸。

第46頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第47頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.3地震序列第48頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第49頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2009年4月6日22時(shí)22分，安徽省合肥市肥東縣粱園鎮(zhèn)境內(nèi)發(fā)生3.5級(jí)地震，震中區(qū)震感強(qiáng)烈，合肥地區(qū)普遍有感，未造成人員傷亡和其他災(zāi)情。雖然只是一次3.5級(jí)的小地震，但謠言四起，引起人們?nèi)罕姷钠毡椴话埠腕@慌。地震發(fā)生從時(shí)間上和空間上的分布來(lái)看，都是不均勻的。每個(gè)地震活動(dòng)區(qū)都是有各自的時(shí)、空分布特征，表明其地震活動(dòng)性。第50頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在一次地震活動(dòng)期間，發(fā)生地震的數(shù)目很多，其中震級(jí)最大的地震稱為主震。主震發(fā)生之前通常有不少小地震發(fā)生，這些小地震就組成了前震序列。主震之后，會(huì)有大量的地震發(fā)生，這些地震就組成了余震序列。人們將前震、主震、余震，視為一次地震活動(dòng)，稱為地震序列。1、地震活動(dòng)期間地震序列的結(jié)構(gòu)

第51頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四余震余震次數(shù)特別多，并帶來(lái)與主震發(fā)生的有關(guān)重要信息，所以大地震發(fā)生后要對(duì)余震進(jìn)行精密的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。唐山地震序列區(qū)的小震（圓圈）分布摘自萬(wàn)永革等（2008）第52頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

余震的數(shù)目比較多，持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)，形成有規(guī)則的序列。一般的認(rèn)為：由于地殼不是完全的彈性體，主震不能將前此積蓄的大量彈性應(yīng)變能一下釋放完全，其剩余部分就在彈性應(yīng)變的恢復(fù)、調(diào)整平衡的過(guò)程中陸續(xù)以余震的形式釋放，故余震，在某種意義上可說(shuō)是主震的繼續(xù)。持續(xù)的時(shí)間常常是長(zhǎng)短不一，又因地殼巖石的組成不均勻，大破裂的周圍必然有各式各樣的尚未穩(wěn)定的傷痕，繼續(xù)破裂，漸漸趨于平穩(wěn)，因此，余震震中的分布，震級(jí)的大小，次數(shù)的多少等情況很復(fù)雜。余震活動(dòng)的形式，受震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的影響，有一定地區(qū)性的差異，正常情況的總趨勢(shì)是初期很強(qiáng)烈，急劇下降而逐漸衰減。第53頁(yè)，共59頁(yè)，2023年，2月20日，星期四地震序列分類（1）主震型—主震的震級(jí)高，很突出，主震釋放的能量（RE）占全地震序列所釋放的總能量在99.9%＞RE≥90%，又分為“主震—余震型”和“前震—主震—余震型”兩類；主震型的最大特點(diǎn)是主震震級(jí)突出，主震和最大前震、最大余震的震級(jí)相差顯著，有時(shí)也連發(fā)的，即震級(jí)相近的大地震接連發(fā)生幾次。有時(shí)也用序列中兩次最大震級(jí)地震間的震級(jí)差（⊿M）在0.6~2.4之間作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是前震(foreshock)與主震之間常有一段活動(dòng)間歇的時(shí)間，往往這段時(shí)