地球科學(xué)概論課件：地震與地球內(nèi)部構(gòu)造

地震與地球的內(nèi)部構(gòu)造地震地震是大地的振動，是一種自然現(xiàn)象，屬于內(nèi)動力地質(zhì)作用。地震學(xué)（Seismology）一詞源于希臘文Seismos，即地震（earth-quake）之意。地震學(xué)屬地球科學(xué)的分支學(xué)科，專門研究地震及其相關(guān)現(xiàn)象，并進(jìn)行地震預(yù)報(bào)研究工作。1201年7月，發(fā)生在地中海東部的地震約造成110萬人死亡，傷亡主要發(fā)生在埃及和敘利亞。當(dāng)代死亡人數(shù)最多的地震是1976年7月28日中國東部的唐山大地震，官方公布的死亡人數(shù)是24.2萬人。1960年5月21日，智利中部發(fā)生8.5級強(qiáng)烈地震。甚至有人說，地震震級遠(yuǎn)不是8.5級，而是高達(dá)9.5級，這是本世紀(jì)以來世界上發(fā)生的最大一次地震。巨大地震能不但使6座火山再次噴發(fā)，而且又形成了3座新火山。地震April,18,1906,atalmostprecisely5:12a.m.,localtime舊金山大地震(Ms=7.8)死亡：3000~60000人舊金山大地震照片舊金山大地震照片TheAgassizstatue,StanfordUniversity,California.April1906TheGreatArchatStanfordUniversity,California.April19061989年10月17日，舊金山，Ms=6.9死亡：270人Thenandnow.海原大地震（Ms=8.5)1920年12月16日晚上8:06

TibetanPlateau

1976年7月28日凌晨3:42，發(fā)生在唐山市的大地震是世界地震史上最悲慘的一頁，唐山地震造成24.4萬人死亡，16萬人重傷，全市96％的房屋建筑倒塌，經(jīng)濟(jì)損失超過100億元人民幣。唐山是中國華北的一座工業(yè)城市，人口600多萬。大地震時(shí)大地劇烈地顫動，連160千米之外的首都北京的建筑物也都晃動起來。這是中國近30年來危害最大的一場地震。唐山地震(Ms=7.8）被毀的城市塘沽新河造船廠車間墻倒頂塌

鐵路的變形扭曲的煙囪京山線唐山火車站TheHotelofTangshanCommerceBureauwasdamaged.大同地震汶川大地震（Ms=8.0）汶川大地震（Ms=8.0）2008年5月12日下午2:28<1分鐘估計(jì)：≈90,000人遇難

10,000,000人受災(zāi)

2,000億財(cái)產(chǎn)損失。群害之首汶川地震參數(shù)中國地震臺網(wǎng)（CENC）數(shù)據(jù)：Time:2008-05-12,14:28:04.0Location:31.0°N,103.433°E(四川汶川縣)Ms=7.8Dept=33km美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）數(shù)據(jù)：Time:2008-05-12,14:28:01Location:30.989°N,103.329°EMs=7.9Dept=19km國家地震局：2008-5-18:改為8.0級。7.8級地震相當(dāng)于20,000顆長崎原子彈同時(shí)爆炸；7.9級地震相當(dāng)于33,700顆長崎原子彈同時(shí)爆炸。8.0級地震接近于40,000顆長崎原子彈同時(shí)爆炸。計(jì)算方法：一顆長崎原子彈的能量＝21kiloton；

7.9級地震＝600megatons

1megaton=1000kiloton換算：600×1000/21＝28571

映秀中學(xué)2008.07.20-映秀中學(xué)汶川地震余震造成的茂縣山體滑坡汶川地震形成了33座堰塞湖都江堰水利工程印尼大地震與海嘯（Ms=9.0）December,26(07:58:53localtime),2004.Sumatra,IndonesiaKillingmorethan225,000peopleinelevencountries

影響范圍基于地震學(xué)模型的模擬海嘯波傳播（國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心）模型模擬的海嘯到達(dá)時(shí)間：印度尼西亞班達(dá)亞齊13分鐘斯里蘭卡1hour45minutes

印度2hours30minutes

泰國2hours15minutes

馬爾代夫3hours10minutes地震測量東漢陽嘉元年(公元132年)侯風(fēng)地動儀（張衡地震儀）Gray-Milneseismograph18851000多年后地震儀Seismograph地震儀地震記錄儀中國地震臺網(wǎng)一、地震波(Seismicwave)1.體波（Bodywave）：在彈性體內(nèi)傳播的波。地震波①縱波（P波,PrimaryPulse,PushWaves）②橫波（S波，SecondaryPulse，ShearWaves）①縱波（P波,PrimaryPulse,PushWaves） 彈性體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向平行，當(dāng)波傳播時(shí)，物體發(fā)生膨脹與收縮。比喻為蠕蟲地殼中：5~7km／s②橫波（S波，SecondaryPulse，ShearWaves）彈性體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向垂直，當(dāng)波傳播時(shí)，物體發(fā)生剪切變形。比喻為蠶蟲

地殼中：3.2~4.0km／s液體不傳播S波。地震儀所記錄到的舊金山大地震tp-ts越大，距震源的距離就越大確定震中距的辦法震中位置的確定2006,日本監(jiān)測到朝鮮核試驗(yàn)地震波示意圖根據(jù)地震臺監(jiān)測，朝鮮境內(nèi)發(fā)生3.58－3.7級地震，地點(diǎn)在平壤385公里的咸鏡北道花臺郡地區(qū)。這是自1998年以來全球進(jìn)行的首次核試驗(yàn)震中位置2.面波（L，Longoscillations）（surfacewaves）

當(dāng)縱波和橫波遇到某種介面時(shí)，可以激發(fā)出沿該界面?zhèn)鞑サ牟?，這種波稱為面波。面波的質(zhì)點(diǎn)振動幅度隨深度的增加而呈指數(shù)衰減。①瑞利波（R）（Rayleighwaves）

波的傳播是質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向和地表面法向組成的平面內(nèi)作橢圓運(yùn)動，與該平面垂直的水平方向沒有振動，似在地面上滾動。②勒夫波（L）（Lovewaves)

傳播時(shí)質(zhì)點(diǎn)與傳播方向相垂直的水平方向運(yùn)動，即呈地面水平運(yùn)動或者在地面上呈蛇形運(yùn)動。

面波的波長長，振幅大，傳播慢，對地面建筑物破壞大。地殼中：～3.0km／s縱波橫波瑞利波勒夫波ABCD請給出答案面波有關(guān)地震的術(shù)語和概念1.震源（震源區(qū)）seismicfocus最初引起彈性波向外擴(kuò)散的地下能量釋放源。大地震的震源區(qū)可達(dá)幾十～幾百公里。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以把震源看成一個(gè)點(diǎn)，如距離較近時(shí)，有時(shí)也可以把震源等效為一個(gè)點(diǎn)。2.震中epicenter震源在地面上的垂直投影震源與震中淺源（0-70km)中源（70-300km)深源（300-700km）3.震源深度（focusdepth）：震源和震中的距離。目前有記錄的最深震源達(dá)720公里4.震中距(Δ)

地震臺到震中的水平距離震中距在100公里以內(nèi)的稱為地方震；在1000公里以內(nèi)稱為近震；大于1000公里稱為遠(yuǎn)震5.震源距（d） 震源到地震臺的距離地震概況Δdh地震的強(qiáng)度地震烈度(intensity)：Mercall（意）根據(jù)建筑物破壞程度將其分成12個(gè)等級，即12度地震烈度.我國采用了這一分類法,并根據(jù)我國情況建立了12度地震烈度表(P.79).等震線：地表烈度相等的點(diǎn)的連線烈度名稱加速度(cm/s2）地震系數(shù)表

（K）中國地震烈度鑒定標(biāo)準(zhǔn)表Ⅰ無震感＜0.25＜1/4000人不能感覺，只有儀器可以記錄Ⅱ微震0.26～0.51/4000

～

1/2000少數(shù)在休息中極寧靜的人感覺，住在樓上者更容易Ⅲ輕震0.6～1.01/2000

～

1/1000少數(shù)人感覺地動（如有輕車從旁經(jīng)過），不能立即斷定是地震。震動來自的方向或繼續(xù)時(shí)間，有時(shí)約略可定。Ⅳ弱震1.1～2.51/1000

～

1/400少數(shù)在室外的人和極大多數(shù)在室內(nèi)的人都感覺。家具等物有些搖動，盤碗及窗戶玻璃震動有聲，屋梁天花板等格格有聲，個(gè)別情形驚醒了睡著的人。Ⅴ次強(qiáng)震2.6～5.01/400

～

1/200差不多人人感覺，樹木搖晃，如有風(fēng)吹動，房屋及室內(nèi)物件全部震動，并格格地響，懸吊物如簾子、燈籠、電燈等來回?cái)[動，掛鐘停擺或亂打，器皿中的水滿的濺出一些，窗戶玻璃現(xiàn)出裂紋，睡的人被驚醒，有些驚逃戶外Ⅵ強(qiáng)震5.1～10.01/200

～

1/100人人感覺，大都驚駭跑到戶外，缸里的水激動地蕩漾，墻上掛圖，架上的書都會落下來，碗諜器皿打碎，家具移動位置或翻倒，墻上的灰泥發(fā)生裂縫。堅(jiān)固的廟堂房屋亦不免有些地方掉落了些泥灰，不好的房屋受相當(dāng)損傷，但還是輕的Ⅶ損壞震10.1～25.01/100

～

1/40室內(nèi)陳設(shè)物品和家具損傷甚大，池塘里騰起波浪并擁出濁泥，河岸砂礫處有些崩滑，井泉水位改變，房屋有裂縫，灰泥及塑雕裝飾大量脫落，煙囪破裂，骨架建筑的隔墻亦有損傷，不好的房屋嚴(yán)重?fù)p傷Ⅷ破壞震25.1～501/40

～

1/20樹木發(fā)生搖擺有時(shí)催折，重的家具物件移動很遠(yuǎn)或拋翻，紀(jì)念碑或人象從座上扭轉(zhuǎn)或倒下。建筑較堅(jiān)固的房屋，如廟宇亦被損壞，墻壁間起了縫或部分裂壞，骨架建筑隔墻傾聰，塔或工廠煙囪倒塌，建筑特別好的煙窗項(xiàng)部亦遭破壞。陡坡或潮濕的地方發(fā)生小小裂縫，有些地方涌出泥水Ⅸ毀滅震50.1～1001/20

～

1/10堅(jiān)固的建筑，如廟宇等損傷頗重，一般磚砌房屋嚴(yán)重破壞，有相當(dāng)數(shù)量的倒塌，而致不能再住。骨架建筑根基移動，骨架歪斜，地上裂縫頗多Ⅹ大毀

滅震100.1～2501/10

～

1/4大的廟宇，大的磚墻及骨架建筑連基礎(chǔ)遭受破壞，堅(jiān)固的磚墻發(fā)生危險(xiǎn)的裂縫，河堤、壩、橋梁。城垣均嚴(yán)重?fù)p傷，個(gè)別的被破壞，鋼軌亦撓曲。地下輸送管破壞，馬路及柏油街道起了裂縫和皺紋，松散軟濕之地開裂相當(dāng)寬及深的長溝，且有局部崩滑，崖頂巖石有部分崩落。水邊驚濤拍岸Ⅺ災(zāi)震250.1～5001/4

～

1/2磚砌建筑全部坍渴，大的廟宇與骨架建筑亦只部分保存。堅(jiān)固的大橋破壞。橋樁崩裂，鋼梁彎曲（彈性大的木橋損壞較輕），城墻開裂崩壞。路基堤壩斷開，錯(cuò)離很遠(yuǎn)。鋼軌彎曲且凸起。地下輸送線完全破壞，不能使用。地面開裂甚大，溝道縱橫錯(cuò)亂，到處上滑山崩，地下水夾泥砂．從地下涌出Ⅻ大災(zāi)震500.1～1000＞1/2一切人工建筑物無不毀壞，物件拋擲空中。山川風(fēng)景變異，范圍廣大。河流堵塞，造成瀑布，湖底升高，地崩山催，水道改變等烈度3度：

靜止的人感覺有震動烈度4－5度：大多數(shù)人能感覺到震動少數(shù)人夢中驚醒、門窗、器皿輕微作響烈度6度一般民房少數(shù)損壞，桌上器皿倒下烈度9－10度(>7級地震)房屋傾倒，橋梁斷裂，地表裂縫地震的強(qiáng)度：震級震級(magnitude)：衡量地震絕對強(qiáng)度的級別.由地震釋放能量的大小所決定，一次地震只有一個(gè)震級.

里氏震級：Richter(1935年)，CaliforniaInstituteofTechnology的RicherCF以智利8.9級地震釋放的能量為依據(jù)，依次確定出震級與能量的關(guān)系（P.78）第三節(jié)地震的強(qiáng)度震級確定：

Richter的研究論文《用儀器測定地震的震級》中對震級的定義是：以微米為單位測出離震中100km處，由標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄的最大振幅，并以它的常用對數(shù)來表示。震幅單位為μm.如最大震幅為10mm=10000μm，其對數(shù)值為4，震級即4.ML=lgA地震與烈度的關(guān)系 震級 烈度 一個(gè) 多個(gè) 精確 非精確 儀器測定 現(xiàn)場調(diào)查一次地震只有一個(gè)震級，但它所造成的破壞，在不同的地區(qū)是不同的。也就是說，一次地震，可以劃分出好幾個(gè)烈度不同的地區(qū)。震級小=烈度??？

摩洛哥阿加迪市1960.2.29發(fā)生的地震僅5.8級，但震源淺,破壞力大，烈度達(dá)到9-10，造成Saada四層以上旅館全部倒塌。

如日本海溝深源地震,地表烈度就小.烈度小=震級??？堅(jiān)硬的巖石振幅小，頻率快松軟的巖石（土壤）振幅大，頻率慢后者的破壞大第三節(jié)地震成因1.構(gòu)造地震由地質(zhì)構(gòu)造活動引發(fā)的地震叫構(gòu)造地震（占地震總數(shù)90%以上）

構(gòu)造地震是地殼的構(gòu)造運(yùn)動使巖層變形，當(dāng)所產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到巖層的極限強(qiáng)度時(shí)，地殼發(fā)生斷裂．在變形過程中積累的大量勢能頃刻釋放出來，并以震波的形式傳至地表。特點(diǎn)：震動強(qiáng)烈，傳布范圍較廣。①震前為彈性變形，積累應(yīng)變能。②地震為破裂變形，瞬間釋放積累的應(yīng)變能。③兩盤顫動和摩擦，發(fā)出地震波。彈性回跳理論（Elasticreboundtheory）2.火山地震（7%） 當(dāng)巖漿連同熾熱的氣體從火山口噴出時(shí)引起的地震。多發(fā)生在日本、意大利和印尼等國，能量不大，次數(shù)不多3.陷落地震（3%） 由地下巖溶塌陷或滑坡等沖擊作用引起的地面震動，亦稱沖擊地震。影響范圍很少超過幾平方千米地震成因1.水庫誘發(fā)地震2.注水誘發(fā)地震4.誘發(fā)地震（極少）

由于人為因素破壞了地層穩(wěn)定性所引起的構(gòu)造運(yùn)動第四節(jié)地震的時(shí)空分布1.地震的空間分布特征1.環(huán)太平洋帶2地中海-印尼帶3.洋脊帶第四節(jié)地震的分布1.地震的空間分布特征中國是個(gè)多地震的國家中國位于世界兩大地震帶之間: -環(huán)太平洋地震帶

-地中海-印尼地震帶 受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震斷裂帶十分發(fā)育。 本世紀(jì)以來，中國共發(fā)生6級以上地震近800次，遍布除貴州、浙江兩省和香港特別行政區(qū)以外所有的省、自治區(qū)、直轄市。地震的時(shí)間分布第五節(jié)地震預(yù)報(bào)與預(yù)防地震預(yù)報(bào)與天氣預(yù)報(bào)地震預(yù)報(bào)的三要素：時(shí)間、地點(diǎn)、震級。依據(jù)時(shí)間的不同，分為：長期預(yù)報(bào)（幾十年～上百年），中期預(yù)報(bào)（幾年），短期預(yù)報(bào)（幾個(gè)月），臨震預(yù)報(bào)（幾天～幾個(gè)小時(shí)）。地震預(yù)報(bào)方法：地震地質(zhì)調(diào)查，活動斷層研究?？刂频卣鸬脑O(shè)想。地震預(yù)報(bào)。成功預(yù)報(bào)地震實(shí)例：

我國對1975年2月4日遼寧海城的7.3級地震做出了預(yù)報(bào)，這次預(yù)報(bào)是國際上唯一一次沒有爭議、具有科學(xué)意義和社會效益的成功預(yù)報(bào)，社會公眾采取了有效的應(yīng)急措施，最大程度地減輕了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地震與斷層關(guān)系、地震的周期及地震遷移第六節(jié)地球的內(nèi)部構(gòu)造地球的平均密度5.516g/cm3這些巖石（沉積巖）的密度是多少？石灰?guī)r頁巖和粘土巖測得密度為2.6g/cm3沉積巖測得密度為2.6g/cm3這些地表出露的巖漿巖密度有多大？地球的平均密度5.516g/cm3花崗巖的密度為2.85g/cm3請選擇：A

地球的密度離地表越深密度越大，是均勻漸變的。

B

地球物質(zhì)的密度不是均勻漸變的，在幾個(gè)深度界面上發(fā)生突變。

C

地球平均密度的算法存在誤差若要了解地球深部的情況，如何實(shí)現(xiàn)？A挖井（礦井）B鉆探C在地表尋找古人的鉆井設(shè)備最深的礦井：4000-5000m南非礦井KimberleyisfamousfortheBigHole,whichisoftencalledtheworldsdeepestmanmadehole.Kimberleyistheplacewherediamondsarefound.AndtheBigHoleisahugepit,almostcircularand215mdeep,rightinthemiddleofthetown.鉆探大陸和海洋石油鉆探中國的大陸鉆探計(jì)劃中國的大洋鉆探計(jì)劃最深的鉆探紀(jì)錄：12500米1979.7,俄羅斯，Kola（科拉半島）Superdeepdrilling.最深的鉆探紀(jì)錄大陸科學(xué)鉆探大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃1996年2月中國正式成為ICDP大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃三個(gè)發(fā)起國之一，另外兩個(gè)發(fā)起國分別為德國和美國。2001年8月2日，中國大陸科學(xué)鉆探工程正式啟動。

目前在世界上的主要大陸造山帶中都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超高壓變質(zhì)巖。位于我國中部，西起阿爾金，經(jīng)祁連、秦嶺、大別、東到蘇魯?shù)貐^(qū)的4000公里的“中國中央高壓超高壓變質(zhì)帶”是世界之最，為各國地質(zhì)學(xué)家所矚目。從2001年到2005年，純結(jié)晶巖地層完成了5100米的鉆進(jìn)目標(biāo)。大洋鉆探計(jì)劃（ODP）既然鉆探工程只能達(dá)到10幾公里的深度，根據(jù)什么劃分地球的內(nèi)部圈層？A純屬推論B根據(jù)地表的巖漿巖C根據(jù)隕石的成分D根據(jù)地震波波速變化----地震探測Seismicmeasurement釋放地震接收地震波反射的地震波能夠被地表探測器“捕獲”地震波的傳播ρ1ρ2ρ3ρ4ρ5ρ1<ρ2<ρ3<ρ4<ρ5從地表－33公里深處，橫波＝約4km／秒，縱波＝8km/秒。從33公里－2900公里深處，橫波>7km/秒，縱波>13km/秒。從2900公里－5000公里深處，橫波完全消失，縱波傳播速度突然下降到每秒8～10公里左右。地震波在地球內(nèi)部的傳播速度二、地球內(nèi)部地震波速度突變的主要界面地殼：固態(tài)，密度2.69-2.90地震波不連續(xù)面－－莫霍面－－平均33公里地幔：固態(tài)，含軟流圈，密度3.37-5.55地震波不連續(xù)面－－古登堡面－－2885公里地核:外核液態(tài)，內(nèi)核固態(tài)，密度9.9-13.09低速帶（位于上地幔）：100－350km，軟流圈二、地球內(nèi)部圈層的物質(zhì)成分地殼（地表-Moho）P波波速：6-7km/s厚度：5-70km,平均厚度33km密度：2.6～2.9g/cm3物質(zhì)：固態(tài)巖石－沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖花崗質(zhì)巖石為主大陸地殼和大洋地殼的區(qū)別Ocean(singlecrust)Continent(doublecrust)上地殼（硅鋁層）下地殼（硅鎂層）中酸性基性

大陸地殼大洋地殼

厚度大薄雙層單層

O,Si,Al,KO,Si,Mg,Fe

年代老新不同類型火山的來源？基性火山中、酸性火山Ocean(singlecrust)Continent(doublecrust)上地殼（硅鋁層）下地殼（硅鎂層）中酸性基性E上地幔 密度：3.5g/cm3

（接近隕石） 物質(zhì)：固態(tài)巖石－超基性巖 橄欖巖55％＋輝石35％＋石榴子石10％混合

近似等于上地幔波速軟流圈

深度100－350km，地震波速降低溫度：700－1300度