周三地概筆記18春

1、一、地球科學(xué)概況 1、地震學(xué)：研究地震及其相關(guān)現(xiàn)象 2、四大起源問題：行星（宇宙）、地球、生命、人類第一章地震學(xué)的研究范圍和歷史 地震是一種自然現(xiàn)象。全球每年發(fā)生 500 萬次地震，人們可以感覺的僅占 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(yù)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，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。地震有兩面性，雖

2、然是一種自然災(zāi)害，但人們對地球內(nèi)部的了解主要來自地震給我們帶來的信息，地震相當(dāng)于一盞照亮地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的明燈。 地震學(xué)是關(guān)于地震的科學(xué)，它是以地震資料為基礎(chǔ)，用數(shù)學(xué)、物理和地質(zhì)知識研究地震 機理及地震波傳播的規(guī)律，以防御地震災(zāi)害、研究地殼和地球內(nèi)部的構(gòu)造以及促使研究結(jié)果在經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中得以應(yīng)用。 地球物理學(xué)就是用物理學(xué)的方法研究地球的問題 固體地球物理學(xué)則是通過觀測地球表面上的物理效應(yīng)來研究地球內(nèi)部的物質(zhì)的性質(zhì)，和地質(zhì)學(xué)密切相關(guān)，無論從觀點上還是從研究方法上看都截然不同。地球物理學(xué)包含固體地球物理學(xué)，固體地球物理學(xué)包含地震學(xué) 烈度：按一定的宏觀標準，表示地震對地面影響和破壞程度的一種量度。

3、按烈度值的大小排列成表，稱為烈度表。 將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。震級和烈度都是衡量地震強度的一種量度。兩者之間的關(guān)系復(fù)雜。用字母 M 表示。地震序列：地震在有限的空間和時間范圍內(nèi)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。 主震型：通常包括主震和大量的余震。有些地震序列還包括一系列前震。若地震序列中，特別大的地震只有一次，則稱之為主震；發(fā)生在主震之前的中、小地震叫前震；發(fā)生在主震之后的大量較小地震叫余震。 震群型：在一個地震序列中包含著若干個震級相差不多的地震，而無一特大震

4、級的地震時，稱之為震群。在中國幾個主要地震區(qū)都有震生，但其規(guī)模較小。 天然地震的分類 按震源深度分：1）淺源地震：震源深度小于 60 公里的天然地震稱為淺震；也稱正常深度地震。大多數(shù)地震都為淺源地震。2）中源地震：震源深度在 60 公里至 300 公里之間的地震稱為中源地震。3）深源地震：震源深度大于 300 公里的地震稱為深震。已記錄到的最深地 震的震源深度約 700 公里。有時也將中源地震和深源地震統(tǒng)稱為深震。 按震中距分：1）地方震：震中距小于 100 公里的地震。2）近震：震中距小于 1000 公里的地震。3）遠震：震中距大于 1000 公里的地震。 按震級分：1）弱震：M3 的地震。

5、2）有感地震：3M4.5 的地震。3）中強震：4.5M6 的地震。4）強震：M6 的地震。其中 M8 的地震又稱為巨大地震。地震的成因：中國陰陽論、天誡論古希臘氣動說日本地震鯰彈性回跳理論：美國地震學(xué)家里德(H.F.Reid), 1910 年 1966 年3 月，河北邢臺發(fā)生了災(zāi)害性的大地震，損失巨大。為了統(tǒng)一地震工作的部署和加強領(lǐng)導(dǎo)，1971 年成立了國家地震局第二章 地震波波動是振動的傳播過程。機械波：機械振動在介質(zhì)中的傳播過程。電磁波：變化的電場和變化的磁場在空間的傳播過程。當(dāng)波源作簡諧振動時，介質(zhì)中各個質(zhì)點也作簡諧振動，這時的波動稱為簡諧波(正弦波或余弦波) 橫波：質(zhì)點的振動方向和波的

6、傳播方向垂直?？v波：質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向一致。在固體中可以傳播橫波或縱波，在液體、氣體(因無剪切效應(yīng))中只能傳播縱波。縱波速度比橫波速度大（一般為： 因此，在地震記錄上縱波總是首先到達。）所以，縱波也被稱為 P 波（Primary wave）橫波也被稱為 S 波（Secondary wave） 波陣面：在波動過程中，把振動相位相同的點連成的面(簡稱波面)。垂直于波線。 波前：在任何時刻，波面有無數(shù)多個，最前方的波面即是波前。波前只有一個。 波線：沿波的傳播方向作的一些帶箭頭的線。波線的指向表示波的傳播方向。垂直于波陣面體波：S 波平行于界面的位移分量為 SH 波，S 波在入射線和界面法

7、線構(gòu)成的平面上的位移分量為 SV 波 P 波與 S 波總共有六個方面差異第三章 地震波傳播理論地球自由震蕩分為：環(huán)形震蕩、球形震蕩 地震波序：P 波、S 波、勒夫（Love）面波、瑞利面波、地震尾波 用角度測量震中距：震中距（度）=震中距（千米）/地球半徑（千米） *180/。估算：1 度約等于 110 千米Fermat 定理：地震波在介質(zhì)中傳播的路徑為走時最小的路徑，是地震波的高頻近似解。Snell 定律：（P 為射線參數(shù)，是一個常數(shù)） 地震波入射到層之間的界面上時, 會產(chǎn)生折射、反射和波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。P 波入射時,界面上會產(chǎn)生反射 P 波、折射 P 波,反射轉(zhuǎn)換 SV 波和折射轉(zhuǎn)換 SV

8、波,SV 波入射時與 P 波類似；SH波入射時只有反射 SH 波和折射 SH 波產(chǎn)生,沒有轉(zhuǎn)換波出現(xiàn)。 P1第三章 地震波傳播理論對于遠震而言,地球曲率不能忽略,地球介質(zhì)性質(zhì)隨深度的變化也應(yīng)加以考慮。以觀測點的震中距為橫坐標,地震波到達時間為縱坐標,繪成的曲線稱為走時曲線。地震波到 時間與震中距關(guān)系的方程稱為走時方程。達震源在地表首波走時方程：震源不在地表，首波走時方程：走時表（用于識別震相）提供的地球內(nèi)部信息：1) 地震波的速度隨地球深度而增加。2) 瑞利（Rayleigh）面波和(Love)面波的走時曲線為直線，說明速度恒定，可以得出這些波是沿著某些地層傳播的，這種層只能是表面層。3) S

9、-P 的走時差較多依賴于距離而較少依賴于深度，估算震中距第四章 地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)為什么地球內(nèi)部不可能真空1798 年，英國的卡文迪什勛爵確定地球的平均密度為 5.45， 比普通巖石的密度大一倍(普通巖石密度為 2.5 ；水的密度為 1)。差異如此之大，表明在地球內(nèi)部決沒有空洞，那里的物質(zhì)必定是非常致密的。為什么地球內(nèi)部不可能液態(tài)如果地球內(nèi)部都是液體的話，地球的巖石表面將像大洋潮 汐一樣漲落，其結(jié)果是在海岸邊會看不到大洋潮汐。1906 年1909 年1914 年1936 年外核，是奧爾德姆研究影區(qū)發(fā)現(xiàn)的地殼，是莫霍洛維奇研究首波發(fā)現(xiàn)的（莫霍面） 古登堡面（G 面），是古登堡發(fā)現(xiàn)的內(nèi)核，是英格.萊曼

10、在影區(qū)中發(fā)現(xiàn)地震信號存在內(nèi)核，且為固體大陸地區(qū)地殼平均厚度 35 公里（大陸穩(wěn)定地區(qū)地殼厚度 35-45 公里） 下地幔的特點：1、地震少2、地震波速度梯度較小3、地震波速度變化較為均勻第五章 地震機制受力狀態(tài)下，巖石發(fā)生變形。冷的脆性巖石容易發(fā)生脆性破裂（斷層），從而導(dǎo)致天然地震。地球深部的巖石由于溫度較高，在受力狀態(tài)下巖石容易發(fā)生彎曲或流動斷層重要術(shù)語:斷層上盤/斷層下盤：在上面的地層叫上盤，在下面的地層叫下盤走向: 走向方向與正北的順時針夾角叫斷層的走向。傾角：斷層線與地面的銳角夾角 滑移：描述斷層的上盤滑動的方向斷層四種基本類型： 正斷層：上盤向下運動逆斷層：上盤向上運動走滑斷層斜滑斷

11、層地震發(fā)生時，只有百分之幾的應(yīng)變能轉(zhuǎn)化為地震波。因而產(chǎn)生“熱流佯謬”觀測熱流 值比理論值小十倍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7.5 % -15 %第五章 地震機制1、彈性回跳理論 當(dāng)斷層周圍的介質(zhì)釋放儲藏的彈性能的時候，斷層介質(zhì)作斷裂回跳。彈性回跳不是一次性全面完成的，未完成回跳的地方應(yīng)力繼續(xù)增加。彈性回跳理論下的地震三階段：斷層附近的介質(zhì)發(fā)生變形，并蓄積著應(yīng)變能。較弱的地方開始發(fā)生微破裂（前震） 當(dāng)應(yīng)力超過一定的限度時，斷層開始破裂并釋放應(yīng)力（主震）斷層陸續(xù)回跳調(diào)整（余震）實際因素更多更復(fù)雜2、震源機制解地震斷層作用的圖形速記 (走向，傾角，滑移)震源輻射花樣

12、的震源球（下半球）在平面圓上的投影地震 P 波初動方向的表示（四象限分布）滑移方向：箭頭由白區(qū)指向黑區(qū)震源球在在地表的垂直投影（正斷層中央白區(qū)，逆斷層中央黑區(qū)，走滑斷層四象限均衡）斷層面與輔助面難以區(qū)分：正斷層較陡的部分是斷層面，逆斷層較緩的部分是斷層面（重力作用）3、板塊構(gòu)造學(xué)說板塊 = 地殼+上地幔堅硬巖石部分垂直運動說（反駁：阿爾卑斯、太平洋島弧、恐龍化石全球分布、南極煤、非洲冰川）大陸漂移說（證明：大陸架、化石吻合、巖石成分、山脈連續(xù)、古氣候。問題：周期性潮汐力長期平衡無推動力） 海底擴張說（洋殼年輕陸殼老，海底地磁條帶對稱）巖漿冷卻，富鐵巖石固結(jié)過程中溫度低于 580C時地球的磁性被

13、記錄在巖石中地磁條帶形成熔融的巖漿從地球的深部沿著洋中脊流出產(chǎn)生新的洋殼，并向兩邊擴展，最后在海溝處消失，回到地球內(nèi)部， 形成洋殼的不斷更新和循環(huán)。為什么海洋地殼年輕，且沉積層?。堪鍓K構(gòu)造說（地球三層：地殼、地幔、地核。七大板塊不要求記名字） 板塊邊界類型：擴散邊界新的地殼在此產(chǎn)生。匯聚邊界地殼在此消失（消減帶）。轉(zhuǎn)換邊界擴散邊界的擴散速度差異而產(chǎn)生的走滑斷層，板塊之間在此作相互水平運動。 板塊邊界區(qū)域有一定寬度的帶，沒有清晰的板塊邊界，相互作用不清楚。第五章 地震機制海洋地殼的年齡最古老的只有 180 百萬年（1.8 億年），比大陸地殼年齡小 20 多倍擴散邊界（大西洋中脊、東非裂谷）：大西

14、洋中脊為例，每年平均裂開 2.5 厘米匯聚邊界：洋陸碰撞（高大山脈）、陸陸碰撞（褶皺隆起，高原）、洋洋碰撞（火山弧，島弧，海溝） 轉(zhuǎn)換邊界地幔熱柱：解釋了板塊內(nèi)部的夏威夷島弧、火山帶如何形成。 斷層類型與板塊邊界類型的對應(yīng)：擴散邊界=正斷層，匯聚邊界=逆斷層，轉(zhuǎn)換邊界=走滑斷層 板塊理論存在的問題：板塊驅(qū)動力問題，板塊剛性問題，邊界縫合線特征全球地震活動概況： 環(huán)太平洋地震帶集中了全球百分之八十的淺震、百分之九十的中源地震以及全部深震。地震包括天然地震與非天然地震（人工地震），天然地震包括構(gòu)造地震（90%）、火山地震（7%）、陷落地震（3%）構(gòu)造地震 92%的地震發(fā)生在地殼中， 其余的發(fā)生在地

15、幔上部。辨別地下核爆：地下核爆的震中位置偏遠，不會在鬧市區(qū)；震源深度很淺第六章 地震儀及地震基本參數(shù)的測定地震儀是一種可以接收地面振動，并以某種方式記錄下來的裝置。僅記錄地震波到達時間的儀器只能叫驗震器。候風(fēng)地動儀：東漢張衡利用慣性原理建造，是一種驗震器。現(xiàn)代地震儀：由拾震器、放大器（換能器）、記錄系統(tǒng)構(gòu)成地震臺網(wǎng)：由各級地震臺、 站所構(gòu)成的觀測網(wǎng)絡(luò)u 早期地震臺多是建在天文臺附近，因為可以獲得準確的時間。地震臺要建立在基巖上。u 地震定位：二維平面三角測量法里氏震級 ML：是最大地震波振幅以 10 為底的對數(shù)。震中標準 100 公里，振幅標準 1毫米。里氏震級 ML 不再常用，因為易飽和，記

16、錄能力有限uu 面波震級 MS 不能用于深源地震，因為深源地震不能激發(fā)顯著的面波。地震矩震級 MW ：巖石的彈性剛度、施力的面積和突然滑移中斷裂的位錯量三者的乘積。主要優(yōu)勢在于具有明確的物理意義第七章地震預(yù)報地震預(yù)報三要素：地震發(fā)生的時間、地點、強度通常分為長期（10 年以上）、中期（1 年至10 年）、短期（1 日至數(shù)百日以下）。有時將短期預(yù)測進一步細分為短期（10 日至數(shù)百日）和（1 日至 10 日及以下）預(yù)測 地震預(yù)報方法：1、地質(zhì)法（地震與地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境有關(guān)系，但是地質(zhì)法時間跨度太大不準確） 2、統(tǒng)計法（不確定時用概率與極值判斷，精度取決于資料的多寡）3、前兆法一、古登堡里克特關(guān)系：M

17、為震級，N 為地震次數(shù)。若比例系數(shù) b 偏差小震大二、地震空區(qū)理論：有地震傾向、地震的能量釋放低于平均水平的區(qū)域易發(fā)生地震三、橫波縱波的波速比變化四、地下水位和化學(xué)成分的變化（放射性氡） 五、地震與電磁現(xiàn)象六、根據(jù)地面形變進行預(yù)報海城預(yù)報（井水、動物行為、氡、電磁）仍然不夠準確。現(xiàn)在提出了眾多新的理論與模式，提供了一定的物理基礎(chǔ)。面臨三大困難：1. 地球內(nèi)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(fù)雜性。 初一（朔）十五（望）前后地震會更多嗎？答：不一定。目前沒有研究清楚，尚無定論。初一和十五日地月共線，引力最大，引發(fā)固體潮可能引發(fā)地震破裂。但地震是由許多因素共同造成的

18、，根本原因是斷層破裂的條件。所以不一定。第八章 宏觀地震學(xué)一、烈度震級與能量的關(guān)系：（震級 M，能量 E）震級相差一級，能量相差約 32 倍；相差二級，能量相差 1000 倍烈度表：地震烈度表，即把人的感覺、地面及房屋器具、工程建筑等遭受地震影響和自然破壞的各種現(xiàn)象，按照不同程度劃分等級，依次排列成表，稱為地震烈度表。地震烈度區(qū)劃：把國土劃分為地震危險程度不同的地區(qū)，建立不同的設(shè)防標準烈度定量：表征地面運動的物理量，如地震加速度基本烈度：一個地區(qū)未來 50 年內(nèi)可能遭受的具有 10%超越概率的地震烈度值稱為該地區(qū)的基本烈度，相當(dāng)于 475年一遇的最大地震的烈度設(shè)防烈度：按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為

19、一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度，6 度及以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設(shè)計地面運動的一般特征的衡量：地面運動最大加速度、地面運動的周期、強震的持續(xù)時間決定任何場點地面震動強度的因素： 震源機制；震源與該場點之間巖石的不均勻性和結(jié)構(gòu)變化； 該場點的土壤和其他地質(zhì)條件。面波（瑞利、勒夫）比體波（P、S）振幅大、周期長、頻率低、衰減慢、傳播遠。地震產(chǎn)生直接災(zāi)害（房屋、山崩、建筑、海嘯）與次生災(zāi)害（水、火、毒、疫）工程地震學(xué)：研究主題宏觀考察、強震觀測、地震區(qū)域劃分和危險性分析、地震小區(qū)劃、近場地面運動、近場地震學(xué)（主 研究近場）要第九章 勘探地震學(xué)勘探地震學(xué)正是應(yīng)用在石油勘探中的一項重要技術(shù)。地質(zhì)法俗稱地質(zhì)勘探，主