北京大學地震概論知識點總結(jié)

1、地震學是一門應用物理學 地震對科學方法論方面貢獻? 反演理論及方法? （彈性波）波動理論? 成像方法? 復雜性科學地震研究范圍的三個方面? 一、宏觀地震學：主要是指地震宵害的調(diào)查和研究、 地區(qū)基本烈度的劃分， 以達到為建筑物的抗震設計提供合理的資料和指標， 并為地震預報提供宏 觀數(shù)據(jù)。? 二、地震波的傳播理論： 根據(jù)地震臺風網(wǎng)觀測得到的地震資料， 研究地震 波的發(fā)生及傳播特征， 并利用來研究地殼和地球內(nèi)部的結(jié)構、 組成和狀態(tài)。? 三、測震學： 內(nèi)容包括地震儀器的研制、 地震觀測臺網(wǎng)的布局以及記錄圖 的分析、處理和解釋工作。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

2、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 特大震級的地震時，稱之為震群。在中國幾個主要地震區(qū)都有震群發(fā)生， 但其規(guī)模較小。天然地震的分類? 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：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)

3、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：MV3的地震。2）有感地震：3的地震。其中 M8的地震又稱 為巨大地震。古代對于地震的認識? 我國古代鰲魚翻身的傳說。? 日本的“地震鯰”傳說：地球靠一大鯰魚支撐著，鯰魚尾巴一甩就地

4、震。 古希臘的“氣動說” 。竹書紀年所載公元前 1831? 中國人對地震的觀察和記載是相當早的。 年“泰山震”，可能是世界上最早的地震文字記載之一。? 1966 年 3 月，河北邢臺發(fā)生了災害性的大地震，損失巨大。為了統(tǒng)一地 震工作的部署和加強領導， 1971 年成立了國家地震局，系統(tǒng)地開展地震 的預測和預防工作。將地震工作提高到一個新的水平。彈性波與彈性回跳理論? 彈性波在介質(zhì)中傳播時存在一個頻率上限。? 彈性回跳理論 （Elastic ReboundTheory） ：美國地震學家里德 （H.F.Reid）,1910年。? 在無限、各向同性的均勻彈性介質(zhì)中 , 僅有兩種類型的彈性波傳播 ,

5、即縱波 和橫波。? 但是在半無限、各向同性的均勻彈性介質(zhì)或成層介質(zhì)中 , 有可能出現(xiàn)一種 彈性波, 這種波的特點是：擾動的幅度隨著離開界面距離的增加而迅速衰 減,或者說, 擾動只局限于界面附近。通常稱這種波為面波。? 由于地球具有邊界和內(nèi)部分層構造 , 地震波不僅有縱波和橫波 , 還有面波 和地球自由振蕩（環(huán)形、球形） 。? 面波是指沿地球表面?zhèn)鞑サ?, 在與界面相垂直的方向上 , 波動的振幅急劇 衰減。? 在地震記錄上，面波的振幅一般比體波大。? 面波的能量被捕獲在表面才能沿著或近地表傳播， 在倫敦的圣保羅大教堂 “耳語長廊”或中國天壇回音壁的墻面上捕獲的聲波就是面波。? 不同周期的面波 ,

6、 其滲透深度不同；周期愈大的波 , 其滲透深度愈大。? 在半無限的均勻介質(zhì)中 , 不產(chǎn)生勒夫波 , 而且它所產(chǎn)生的瑞利波沒有頻散。 地震記錄中出現(xiàn)勒夫波以及有頻散的瑞利波， 則說明地下的介質(zhì)是不均勻 的或是成層的。P 波和 S 波的主要差異? （1） P波的傳播速度比S波快，地震圖上先出現(xiàn)P波。? （2） P波和S波的質(zhì)點振動（偏振）方向相互垂直。? （ 3） 般情況下，三分量地震圖上 P波的垂直分量相對較強，S波的水 平分量相對較強。?（4）S波的低頻成分比P波豐富。?（5）天然地震的震源破裂通常剪切破裂和剪切錯動為主，震源向外輻射的 S 波的能量比 P 波的強。? （ 6）P波通過時，質(zhì)元

7、無轉(zhuǎn)動運動，而有體積變化， P波是一種無旋波。 S波通過時，質(zhì)元有轉(zhuǎn)動，而無體積變化，S波一種無散的等容波。地震波的波序：? 一般到序：P波、S波、勒夫面波、瑞利面波、地震尾波 地震波的傳播? 地震波的傳播主要取決于地震波的速度 , 地震波的速度與地球介質(zhì)相關。? 地球內(nèi)部介質(zhì)性質(zhì)的變化 , 主要有以下情形：? 上下介質(zhì)的性質(zhì)、 狀態(tài)迥然不同 ,出現(xiàn)明顯的分界面 ,地震波速度出現(xiàn)階 梯狀跳躍,如地殼與地幔、地幔與地核之間。地殼是固體 ,外核是液體 ,地 幔介于固態(tài)與液態(tài)之間。? 上下介質(zhì)的狀態(tài)基本相同 , 但性質(zhì)變化顯著 ,呈現(xiàn)明顯的分界面 , 如地幔 中的細層之間的分界面，地震波在分界面上的

8、速度也有顯著的變化。? 在同一層內(nèi) , 地球介質(zhì)也不是均勻分布的。 一般來講 , 由于地球介質(zhì)是分 層均勻、各向同性的 , 地球介質(zhì)的密度、彈性參數(shù)等隨深度增加而增加 , 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 ）, 另一種是隨著深度增加速度異常增加 （ 稱為 高速層）。震相? 通常把在地震圖上記錄到的不同振動類型或通過不同途徑的波所引起的 一組一組的振動叫震相。? 地震學的一個主要目的就是解讀地震記錄的各個震相， 并從中得到記錄所 攜帶的地球內(nèi)部信息和震源信息。幾個主要震相的特征：? P:在震中距為100度的范圍內(nèi)，P將作為地震記錄

9、的第一個震相清晰地 顯示出來。一超過 1 03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(chǎn)生的， 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(nèi)，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

10、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。地震走時表：? 地震波在不同震中距上傳播的時間表。? 走時表中各種震相的走時 ,是根據(jù)地震圖 (即地震波形的記錄 )中各種震相 的到時來編制的。? 為了準確地編制走時表， 需要匯集大量的地震圖， 并對各種震相做出正確 的識別和鑒定。? 走時表是分析地震圖、識別不同震相的主要依據(jù)。外核的發(fā)現(xiàn) (Oldham) 莫霍面的發(fā)現(xiàn) (Mohorovicic ) 古登堡古面的發(fā)現(xiàn) (Gutenberg ) 內(nèi)核的發(fā)現(xiàn) (Inge Lehmann )? 走時表提供了有關地球內(nèi)部的信息 地球

11、內(nèi)部結(jié)構探索? 1906 年：? 1909 年：? 1914 年：? 1936 年：? 根據(jù)地震波速度的不同 , 地球可分為地殼、上下地幔和內(nèi)外地核等幾個大 構造單元。其中 , 殼幔界面、幔核界面、內(nèi)外核界面和上下地幔之間的過 渡層, 是十分明顯的。? 1 959年海底擴張基本思想的提出。斷層與應力? 地震發(fā)生在斷層上 , 有些發(fā)生在老斷層上，有些是新的斷層破裂。? 斷層滑動開始的地方叫震源 , 震中是震源在地表的垂直投影 . 應力和斷層作用總結(jié)? 三種主應力作用在斷層上，兩個水平的一個垂直的。? 如果垂直壓應力? 最大正斷層? 最小 逆斷層? 中等走滑斷層 彈性回跳理論的主要論點? 1） 造

12、成構造地震的巖石體破裂是由于巖石體周圍地殼的相對位移產(chǎn)生的 應變超過巖石強度的結(jié)果；? 2） 這種相對位移不是在破裂時突然產(chǎn)生的， 而是在一個比較長的時期內(nèi)逐 漸達到其最大值的；? 3） 地震時發(fā)生的唯一物質(zhì)移動是破裂面兩邊的物質(zhì)向減少彈性應變的方 向突然發(fā)生彈性回跳。 這種移動隨著破裂面的距離增大而逐漸衰減， 通常 延伸僅數(shù)千米；? 4） 地震引起的振動源于破裂面。 破裂起始的表面開始很小， 很快擴展得非 常大，但是其擴展速率不會超過巖石中 P 波的傳播速度；? 5） 地震時釋放的能量在巖石破裂前是以彈性應變能的形式儲存在巖石中 的。地震的彈性回跳理論模型? 由于構造板塊之間的相對運動，鎖住

13、的斷層受到應力的作用? 斷層附近的介質(zhì)發(fā)生變形， 并蓄積著應變能。 較弱的地方開始發(fā)生微破裂 （地震前兆）? 當應力超過一定的限度時，斷層開始破裂并釋放應力。這就是主地震。? 斷層調(diào)整（余震）。? 當斷層周圍的介質(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力繼續(xù)增加。? 陸續(xù)完成的回跳和調(diào)整形成一系列余震。 地震與斷層總結(jié)? 斷層是巖石破裂面的相互移動。? 地震沿斷層發(fā)生。? 斷層面幾何與應力相關。? 地震的震源機制解是斷層作用類型的圖示描述 .? 雖然斷層類型可以由地震波初動確定， 但不能確定哪一個是真正的斷層面。? 有兩種可能：? 真平

14、面斷層面。? 假平面輔助面。 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)換邊界由于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。? 三種斷層類型相對于板塊邊界的三種類型 加強人口密集區(qū)地震監(jiān)測與地震防范是減輕地震災難的有效途徑。 地震預測? 1975 年遼寧海城 7.3 級地震成功預報? 地震預測通常分為長期（ 10 年以上）、中期（ 1 年至 10 年）、短期（ 1 日 至數(shù)百日以下）。有時將短期預測進一步細分為短期（ 10 日至數(shù)百日）和 臨震（1

15、日至 10 日及以下）預測。? 目前研究地震預報的方法，主要在三方面：? （ 1）地震地質(zhì)方法，應力積累是大地構造活動的結(jié)果，所以地震的發(fā)生 必然和一定的地質(zhì)環(huán)境有聯(lián)系? （ 2）地震統(tǒng)計方法，人們通?？梢岳媒y(tǒng)計的方法去尋找地震發(fā)生的概 率；? （ 3）地震前兆方法，如果能夠確認地震前所發(fā)生的任何事件，就可以利 用它作為前兆來預報地震。地震空區(qū)：? 有地震傾向、地震的能量釋放低于平均水平的區(qū)域。? 是預測地震的一個重要依據(jù)。 地震預報所面臨的主要困難1. 地球內(nèi)部的“不可入性” ；2. 大地震的“非頻發(fā)性” ；3. 地震物理過程的復雜性。地震謠言? “預報”的地震震級很精確，發(fā)震時間、地點很

16、具體的傳聞是謠傳；? 跨國地震預報是謠傳；? 地震小道消息是謠傳；? 凡帶有封建迷信色彩和離奇古怪傳說的地震傳聞更是謠傳。 地震儀與地震圖? 地震圖也被稱為地震記錄? 常見的地震儀一般由拾震器、 放大器（換能器）及記錄系統(tǒng)三個部分組成。? 由于米爾恩對地震觀測的貢獻，他被稱為現(xiàn)代地震學的奠基人。 震級和烈度? 因為地震的大小變化范圍很大， 所以用對數(shù)來壓縮測量到的地震波振幅是 很方便的。? 精確的定義是：里氏震級 ML 是最大地震波振幅以 10 為底的對數(shù)。? 由于一般振幅隨著距離增大而減少， 里克特選擇距震中 100 千米的距離為 標準。? 能量越大，震級就越大；震級相差一級，能量相差約 3

17、2 倍；相差二級， 能量相差 1000 倍。? 由于震源深淺、震中距大小、地質(zhì)結(jié)構等不同，地震造成的破壞也不同。 震級大，破壞力不一定大；震級小，破壞力不一定就小。所以，要反映地 震實際的破壞程度，使用震級是不恰當?shù)?，這時要采用烈度。? 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。一般而言，震級越大，烈度就越大。 同一次地震， 震中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了震級、震中距 外，還與震源深度、地質(zhì)構造和地基條件等因素有關。? 基本烈度：一個地區(qū)未來 50 年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有 10%超 越概

18、率的地震烈度值稱為該地區(qū)的基本烈度， 相當于 475 年一遇的最大地 震的烈度，基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。? 規(guī)范規(guī)定：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 地震動測量? 用峰值加速度作為一種衡量地震動的參量在上世紀 60 年代得到發(fā)展峰值加速度并不隨著距震源距離的增加而平穩(wěn)地減弱， 在很大程度上它要受幾 種地質(zhì)環(huán)境的影響：第一，走滑斷層的面特別彎曲不平處， 斷層將產(chǎn)生突然增大的高頻能量 脈沖；第二，不均勻的地殼巖石和山脈、 溪谷等陡峭地形會使波長幾百米的高 頻地震波，被散射或放大；第三，厚的沖積土壤可能放大某些波， 而削弱另一些波，這取決于土壤、 巖石結(jié)構以及波的頻

19、率。地震波? 地震波是地震發(fā)生時由震源地方的巖石破裂產(chǎn)生的彈性波。 地震波分為體 波和面波。體波分為橫波（ s 波）和縱波（ p 波），橫波特點 : 周期長、振 幅大、波速慢,3-6km/s，縱波特點：周期短，振幅小，波速快,6-10km/s，面 波分瑞利波和勒夫波，面波比體波衰減慢、振幅大、周期長、傳播遠。建 筑物破壞主要由面波造成。? 在宏觀烈度大體相同條件下， 處于大震級遠離震中的高聳建筑物的震害比 中小級震級近震中距的情況嚴重的多。減輕地震災害有兩種途徑：? 一種是地震預報；? 另一種地震工程途徑， 它是以長期預測為依據(jù)， 規(guī)定新建工程的抗震設防 技術措施，使所建的工程能抗御未來發(fā)生的

20、地震，即 “小震不壞，中震 可修，大震不倒”，從而極大減輕人民生命財產(chǎn)在地震中的損失。地震勘探? 地震勘探就是利用人工方法激發(fā)的彈性波， 來定位礦藏（包括油氣，礦石， 水，地熱資源等）、確定考古位置、獲得工程地質(zhì)信息。地震勘探所獲得 的資料，與其它的地球物理資料、 鉆井資料及地質(zhì)資料聯(lián)合使用， 并根據(jù) 相應的物理與地質(zhì)概念，能夠得到有關構造及巖石類型分布的信息。? 勘探地震學是勘探地球物理學的一個分支， 它運用地震學理論和方法研究 地球內(nèi)部結(jié)構，進行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，金屬與非金屬礦產(chǎn)、油氣資源勘查， 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)調(diào)查等方面工作。（1）（2）（3） 地震與海嘯? 最可能引發(fā)海嘯的是斷層破裂面在海底地表的逆沖斷層地震。? 產(chǎn)生海嘯， 需要三個條件： 地震要發(fā)生在深海區(qū)， 地震震級要大和具備開 闊并逐漸變淺的海岸條件。? 海嘯等級 m 和地震震級 M 之間有一個統(tǒng)計關系：? m=2.61Mh 18.44（10-1）? 從這個式子可以看出 M6.5 的地震幾乎不會引起明顯的海嘯。也就是說， 小地震引發(fā)的海嘯不會造成災害， 只有 6.5 級以上的海底地震才有可能引 發(fā)災害性