地震參數(shù)與時空分布.ppt

1、第四章 地震參數(shù)與地震序列,一般以發(fā)震時刻、震中地理位置（即經(jīng)度和緯度、震源深度），以及地震大?。凑鸺墸┻@五項(xiàng)作為地震基本參數(shù)。,早期在地震發(fā)生后，人們通過赴現(xiàn)場調(diào)查，從地震現(xiàn)場表現(xiàn)出的宏觀現(xiàn)象，分析了解地震的發(fā)生時刻（Time of Commencement of Earthquake）、地點(diǎn)和強(qiáng)度等具體情況，以確定地震參數(shù)。靠人的器官感覺所及的范圍是有限的，知道的情況也難以精確，特別是地震發(fā)生在人跡不能到的地區(qū)時，獲取不到資料，就無法獲得其參數(shù)。,自從有了地震儀器，對地震激起的彈性波動，就可以用儀器進(jìn)行記錄和觀測，其結(jié)果已不再受人所及范圍的限制，又能更好地測定地震參數(shù)。人們處理地震儀器記

2、錄時，創(chuàng)造了許多測定參數(shù)的方法，測得的數(shù)據(jù)稱為微觀地震參數(shù)，與用宏觀方法測定的結(jié)果相比，更為細(xì)致、準(zhǔn)確。,使用儀器觀測地震，促進(jìn)了微觀地震研究的發(fā)展。,隨著儀器觀測技術(shù)日益進(jìn)步，各地地震觀測點(diǎn)的分布日趨密集。世界上任何角落發(fā)生的地震，不論人跡能否到達(dá)，只要其震級足夠大，都可以根據(jù)各地觀測到的記錄，求得其參數(shù)。于是人們可以在遺漏極少地震的條件下，研究和比較各地的地震事件及其在時間上和空間上的分布情況，從而進(jìn)一步研究地震發(fā)生條件等有關(guān)地震活動性方面的問題。,4.1 地震基本參數(shù) 人們使用地震儀進(jìn)行地震觀測，一般分作三個方向，分別記錄。在一個觀測臺上，常常是將兩個同樣的水平拾震器，分別安裝在東西向和

3、南北向，另外一個性能相似的垂直向拾震器，安置在側(cè)邊，構(gòu)成一個完整的拾震系統(tǒng)。,地震波自,地震波自地下從震源出發(fā)，傳到觀測點(diǎn)S，射線與地面在觀測點(diǎn)下形成出射角e，經(jīng)過折射，出射到地面，變?yōu)橐暢錾浣莈，將地震波分為水平和垂直兩個分量。垂直向地震儀拾得垂直方向地動，兩個水平向儀器則分別拾取東西與南北兩個方向地動。,人們分析震相（在地震圖上顯示的性質(zhì)不同或傳播路徑不同的地震波組），對于每個可以確定的震相，要求標(biāo)明其初動的到時、振幅和周期。,t：震相到時，例如tp是P波初動的到時， ts是S波初動的到時等，一般算至秒。,A：震相振幅，一般化成地動位移，以千分之一毫米()計(jì)算。因?yàn)樗鞘噶浚蟹较蛐?，須?/p>

4、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。,T:震相周期，以秒計(jì)算。,地震學(xué)有關(guān)震相特征的規(guī)定說明,4.1.1 發(fā)震時刻、震源位置參數(shù)的測定 宏觀與微觀的震中位置（Epicentral location）概念有所不同。最早在地震振動或破壞最強(qiáng)烈的地方圈一個區(qū)，稱為極震區(qū)或震中區(qū)(Epicentral region)；有時包括的范圍很大。 近代地震學(xué)認(rèn)為，地震是由于活動斷層的突然錯動引起，那么宏觀上所謂的震中區(qū)，就可

5、能是沿地震斷層線透到地面的地方，因?yàn)檫@里的振動和破壞都是最重的。但這里并不是真正的震中。,按微觀的概念，震中是震源在地面的投影點(diǎn)。地震發(fā)生，當(dāng)?shù)貛r石遭受大規(guī)模破壞，其范圍常常很大，究竟哪一點(diǎn)是破裂的起始點(diǎn)呢？ 巖石破裂激起的地震波向外傳播，根據(jù)周圍地震臺的觀測結(jié)果，可以證明最劇烈的波動是從地震斷層上一點(diǎn)輻射出的，并可找出輻射的發(fā)源點(diǎn)，這就是震源。由震源直上至地面，便是震中。從理論上說，它是一個點(diǎn)，其地理位置可用經(jīng)緯度確定，即是儀器測定的震中或微觀震中。,微觀震中的位置，有時亦可在極震區(qū)之外。這主要是因?yàn)槲⒂^震中是利用儀器測定出來的，而極震區(qū)是通過對地震現(xiàn)場調(diào)查，圈劃出的破壞最厲害的地方。后者受

6、地震動大小、場地條件和建筑物本身的抗震能力有關(guān)，是一個區(qū)域。,。,交切法確定近震震中的基本原理,設(shè)想有3個地震觀測臺，它們記錄到同一個地震事件，而且各臺站位于震源的不同方位上。這3個臺站的觀測人員能夠讀到P波到達(dá)時間（即P波到時），也讀到S波的到達(dá)時間。有了P波和S波的到達(dá)時間，從這兩種波到達(dá)同一臺站的時間間隔將可以直接求得震源到該記錄臺的距離。以每個地震臺為圓心，并以其震中距為半徑畫圓。這樣我們可以畫出3個圓，這3個圓將相交于一點(diǎn)，至少是近似地相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)即震中位置。,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級地震。這次地震的P波和S波到達(dá)BKS、JAS和MIN臺站時間如

7、下,表4.1 P波、S波到達(dá)臺站時間,根據(jù)表4.1給出的S波與P波的到時差，利用走時表或走時曲線即可估算出每個臺站到震中的距離（即震中距）。,表4.2 據(jù)P波與S波的時間差值估算震中距離,4.1.2 地震震級 地震臺站用來衡量地震大小的最普通單位是地震震級。在1935年查爾斯里克特（Charles Ricer）在加州理工學(xué)院發(fā)明了類似于天文學(xué)以星等定星的亮度的方法測量。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。這種分級系統(tǒng)最初只用于衡量南加州當(dāng)?shù)氐牡卣?，現(xiàn)在全世界地震的研究都使用這種分級系統(tǒng)。,查爾斯里克特（19001985年）,因?yàn)榈卣鸬拇笮∽兓秶艽?，所以用對?shù)來壓縮測量到的

8、地震波振幅是很方便的。震級精確的定義是：里氏震級ML是地震波最大振幅以10為底的對數(shù)。這里地震儀是一種被稱為伍德-安德森（Wood-Anderson）的特殊地震儀，其記錄到的振幅測量精度達(dá)到1毫米，自然周期是0.8s，阻尼系數(shù)是0.8，最大放大倍數(shù)為2800。最大振幅可以從有最大振幅的任何波形上取得。由于振幅隨著傳播距離增大而減少，里克特選擇距震中100千米的距離為標(biāo)準(zhǔn)。按這個定義，對一個100千米處的地震，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104倍），則震級為4。,里克特的方法適于淺源地震（震中距小于600公里）。當(dāng)測定的地震不是淺源或不是近震的時候就得考慮用其它的方

9、法來測定。 由于體波的衰減要快于面波，故當(dāng)震中距大于600公里后，地震波記錄圖上的主要成份為周期是20s左右的面波，不再是體波S波了，于是對于遠(yuǎn)震引入了面波震級MS，即用面波振幅計(jì)算地震震級。 當(dāng)震源深度較深時，面波不發(fā)育，地震學(xué)家們提出了用體波P、S、 PP等的最大振幅測定震級，稱為體波震級。以上的三種震級實(shí)質(zhì)上屬于里克特-古登堡震級系統(tǒng)，有些地方簡稱為里氏震級系統(tǒng)。,矩震級MW實(shí)質(zhì)上是用地震矩來描述地震的大小。 其中地震矩M0的定義為斷層介質(zhì)的剪切模量、震源破裂面的面積S和震源破裂面上的平均位錯D三者的乘積，即M0=SD。所以它反映了地震斷層形變的規(guī)模，是目前量度地震大小最好的物理量。,一

10、般來說，地震越大，振動持續(xù)時間越長；根據(jù)地震大小和其振動的持續(xù)時間關(guān)系，提出了持續(xù)時間震級MD。 還有一些其它的震級標(biāo)度，目前這些震級標(biāo)度還沒有形成國際標(biāo)準(zhǔn)，只在某些地震機(jī)構(gòu)得到應(yīng)用，例如Lg波震級mbLg，利用海嘯強(qiáng)度估計(jì)的震級Mt，用地震波能量估計(jì)的震級Me等。,4.1.3 地震震級與烈度的區(qū)別與聯(lián)系 震級與所釋放的地震波能量有統(tǒng)計(jì)關(guān)系，每增大一級，能量增加大約32倍。,4.2 地震能量 地震能量是儲存在地球巖石內(nèi)、由巖石破裂而突然釋放出來的應(yīng)變能。根據(jù)突然破裂而產(chǎn)生的地震波能量的測量，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)變能全部釋放

11、出來，而所釋放的能量有多少轉(zhuǎn)化成地震波的能量傳播出去，也沒有固定的比例，與應(yīng)變能釋放的快慢有關(guān)系。地震波能量與釋放的全部能量之比在0到1/2之間，由能量釋放的速度而定。 地震波能量可以用振幅的平方去估算。普通所說的“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很多。,1995年1月17日日本阪神大地震的震級為7.2級，釋放的地震波能量相當(dāng)于1000顆二次大戰(zhàn)時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。,4.2.1地震 能量的釋放 地震時巖層中所釋放出的應(yīng)變能將會發(fā)生各種能量轉(zhuǎn)換。釋放的應(yīng)變能中一部分轉(zhuǎn)換為地震波的動能由震源處釋放出去。地震最直接

12、的表現(xiàn)是地面的振動，這就是動能。它是從震源發(fā)出的一種波動。波動能量就是根據(jù)地表的地震波記錄來計(jì)算的。但是，地震波在傳播路程中有衰減。,地震釋放出的應(yīng)變能中還有一部分用于形成斷層面。深度在10公里以下的地方，由于受到3000大氣壓以上的壓力作用，所以要在承受巨大壓力的巖石中形成斷層面也是需要相當(dāng)大的能量的。,一部分應(yīng)變能變成與重力作用相反的、使地殼發(fā)生垂直運(yùn)動的勢能（如有下沉運(yùn)動，則把這一部分扣除）。通常要正確估算這種變化是困難的，這是因?yàn)橘Y料不足。而且，這種變化大致達(dá)到哪個深度往往也不清楚。目前特別是對于占地球相當(dāng)面積的海底的升降不甚了解，不能做出確切的估算。 當(dāng)大地震發(fā)生海底時，還將會有部分

13、能量轉(zhuǎn)換為海嘯動能。,4.2.2 震級和能量的關(guān)系,1906年舊金山大地震的地震波能量約為31016J，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。,4.3 地震序列 大地震前后，有許多不同震級的小地震，組成各種形式的地震序列。早年由于觀測技術(shù)比較簡陋，只有較大地震才被人們觀測到，比較小的地震遺漏很多，因此，地震序列(Earthquake sequence)的情況，很不清楚，常常只能觀測到大地震。 當(dāng)有感地震發(fā)生后，人們會關(guān)心

14、：這次地震是孤立的嗎？還會有更大的地震發(fā)生嗎？,4.3.1 地震活動期間地震序列的結(jié)構(gòu) 在一次地震活動期間，發(fā)生地震數(shù)目很多，其中震級最大的地震稱為主震。主震發(fā)生之前通常有小地震發(fā)生，組成了前震序列。主震之后一般也會有大量的地震發(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，稱為地震序列。,各地震序列的活動時間長短不一，有些大地震可持續(xù)若干年。 在活動期間，地震雖然很多，但震中分布主要集中在主震周圍百十公里之內(nèi)，形成地震活動區(qū)（或震中區(qū)）,4.3 地震序列 地震序列可分為以下幾類： （1）主震型 主震的震級高，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

15、99.9%RE90%。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)是主震震級突出，主震和最大前震、 最大余震的震級相差顯著。有時也用序列中兩次最大震級地震間的震級差（M）在0.62.4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間歇的時間，這段時間是短臨預(yù)報的關(guān)鍵。,（2）震群型 沒有突出的主震，主要能量是通過多次震級相近的地震釋放出來的；震群型的最大特點(diǎn)是沒有突出的主震，前震、余震和主震震級較接近，RE90%，或M小于0.6 （3）孤立型（單發(fā)性地震）其主要特點(diǎn)是幾乎沒有前震，也幾乎沒有余震， RE99.9%，或M大于等于2.5。 孤立

16、型的最大特點(diǎn)是前震和余震少而小，且與主震震級相差極大。,首發(fā)強(qiáng)震是指一個地震序列中第一次發(fā)生的強(qiáng)震。在它之后還有與它震級相近的或稍大于它的地震。如1966年3月8日邢臺6.8級地震。 強(qiáng)余震是指主震后發(fā)生的比主震小0.7級左右的地震。強(qiáng)余震距主震時間很長的，稱為晚期強(qiáng)余震。,在各類地震序列中，主震型所占比例最大，如果加上孤立型，約占地震序列總數(shù)的73。震級越高，主震余震型所占比例越大。,余震的產(chǎn)生一般認(rèn)為是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)整平衡的過程中陸續(xù)以余震的形式釋放，故余震可說是主震的繼續(xù)。主震大破裂的周圍必然有各

17、式各樣的尚未穩(wěn)定的傷痕繼續(xù)破裂，漸漸趨于平穩(wěn)。 受震源區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的影響，余震活動的形式、余震震中的分布、震級的大小、次數(shù)的多少等情況很復(fù)雜，有一定的地區(qū)性差異。正常情況下總趨勢是初期很強(qiáng)烈，急劇下降而后逐漸衰減。,日本的大森最早得出余震的衰減規(guī)律，可寫成,式中N是一定時間間隔內(nèi)(一小時，一天)超過某一震級的余震數(shù)，A和c 是常數(shù)，t是距離主震發(fā)生的時間。實(shí)際上余震活動的次數(shù)是隨雙曲線衰減，而不是按普通衰減規(guī)律，以指數(shù)衰減。,4.3.2 余震預(yù)測,主震后幾天甚至幾個月，余震讓人們守著已成廢墟的家園，在等待中煎熬，有的余震甚至在數(shù)年后還會騷擾人類。盡管強(qiáng)度不大，但它的威力會由于反復(fù)來襲而疊加。有時

18、，主震不足以震塌的建筑，在余震作用下也相當(dāng)危險。2010年是1976年7月28日唐山7.8級地震34周年，截止到2010年7月29日唐山余震區(qū)共發(fā)生4級以上余震900多次。唐山地震余震活動總體上呈強(qiáng)度和頻度上的穩(wěn)定衰減。2010年3月6日和4月9日分別發(fā)生2次4級地震。,余震并不一定局限于主震周圍很小的區(qū)域，科學(xué)家可以通過余震發(fā)生的地點(diǎn)標(biāo)示出地震斷層帶的位置。比如這次的汶川地震，主震和余震便基本上沿著地形走勢排成600多千米的地震帶，這便是龍門山斷裂帶。另外，在主破裂面外，也會產(chǎn)生余震。 隨著時間流逝，余震的頻率確實(shí)會越來越小，但是其強(qiáng)度卻不一定減小，在主震過去很久后，還偶爾有很大的余震發(fā)生。

19、,余震的表現(xiàn)在相當(dāng)程度上可以預(yù)料，科學(xué)家們將之歸納為地震的“數(shù)學(xué)三定律”。第一條定律叫“Gutenberg-Richter關(guān)聯(lián)式”，由“里氏震級”的定義者Richter和Gutenberg總結(jié)出：余震的級數(shù)每降低一級，余震的次數(shù)就會增加10倍。第二條為“Bath定律”：平均說來，最大的余震，其震級比主震小1.2。最后一條就是“Omori定律”，講的是余震頻率的衰減，即發(fā)生余震的概率隨時間基本上呈倒數(shù)曲線減少。當(dāng)然，余震的形式并不總是嚴(yán)格遵循這些規(guī)律，它們通常隨地理?xiàng)l件不同而略有不同。不過，科學(xué)家憑著在歷次地震中總結(jié)出的余震發(fā)生規(guī)律，再加上對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的分析(比如依據(jù)上邊提到的斷層帶的走向)，

20、多少可以大致地說出某一地區(qū)在一定時間段可能發(fā)生某強(qiáng)度地震的概率有多少。,杰弗里斯爵士及其學(xué)生布倫根據(jù)許多地震記錄于1939年 繪成的著名的走時曲線,5.2 發(fā)震時刻、震源位置參數(shù)的測定,首先要說明的是：用儀器觀測記錄測定地震震中位置， 無論用何種方法，凡是有記錄的觀測點(diǎn)，必須提供兩種初步數(shù)據(jù)：一是震中距離，二是發(fā)震時刻t0 。,震中定位的計(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級地震。這次地震的P波和S波到達(dá)BKS、JAS和MIN臺站時間見表5.1（格林尼治時間）：,P波、S波到達(dá)臺站時間,據(jù)P波與S波的時間差值估算震中距離,以加州的3個地震臺BKS、JAS和MZN為

21、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,發(fā)震時刻確定,利用ts-tp(從地震波記錄圖中得到),在地震波走時表查得相應(yīng)的震中距及走時ts和tp,從到時ts減去走時ts,便是發(fā)震時刻t0.,地震定位舉例-某臺站觀測到地震波,5.3 地震震級,確定地震的大小的普通單位是地震的震級,在1935年查爾斯里克特（Charles Ricer）在加州理工學(xué)院發(fā)明了測量地震大小方法，和達(dá)也曾經(jīng)用類似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。這種分級系統(tǒng)最初只用于衡量南加州當(dāng)?shù)氐牡卣?，現(xiàn)在全世界地震的研究都使用這種分級系統(tǒng)。,里氏震級系統(tǒng),近震震級標(biāo)

22、度ML 面波震級標(biāo)度MS 體波震級標(biāo)度mB和mb,因?yàn)榈卣鸬拇笮∽兓秶艽?，所以用對?shù)來壓縮測量到的地震波振幅是很方便的。震級精確的定義是：里氏震級ML是地震波最大振幅以10為底的對數(shù)。地震儀為一種被稱之為伍德-安德森（Wood-Anderson）的特殊地震儀，其記錄到的振幅測量精度達(dá)到1毫米，自然周期是0.8s，阻尼系數(shù)是0.8，最大放大倍數(shù)為2800。里克特并沒有指定特定的波型(或震相)，因此最大振幅可以從有最大振幅的任何波形上取得。由于振幅隨著傳播距離增大而減少，里克特選擇距震中100千米的距離為標(biāo)準(zhǔn)。按著這個定義，對一個100千米處的地震，如果伍德-安德森地震儀記錄到1厘米的峰值波振

23、幅（即1毫米的 倍），則震級4。,在尋求地震大小有物理意義的測量中，地震學(xué)家們注意到力學(xué)的經(jīng)典理論，它描述物體在力的作用下而產(chǎn)生的運(yùn)動。一種稱之為地震矩的衡量已被廣泛采納。這種識別地震大小的方法的優(yōu)點(diǎn)是通過分析地震圖或者通過野外測量地震斷層破裂的尺寸，包括深度，就可以計(jì)算出地震矩。由于其上述優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在人們多半都計(jì)算地震的矩震級，即Mw。Mw震級給出了地震大小更具有物理意義的衡量，特別是對最強(qiáng)烈地震。例如，1989年洛馬普瑞特地震面波震級MS為7.1，矩震級Mw為6.9。雖然1906年舊金山地震和1960年智利地震面波震級Ms都是8.3，但是用矩震級，舊金山地震Mw為7.9，智利地震 Mw增加到

24、9.5。,地震釋放能量與其他現(xiàn)象釋放能量的對比,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,表5.3 M和 之間的關(guān)系,根據(jù)里氏震級的定義，在震中100公里外，地震儀監(jiān)測到最大振幅為1微米（千分之一毫米）的地震波，地震便是0級；10微米的地震是1級地震，1毫米的地震就是3級地震。以此類推，里氏震級每上升1級，地震儀記錄的地震波振幅增大10倍,世界震級最大的是1960年5月22日的智利8.9級地震 中國震級最大的是1950年8月15日的西藏8.6級地震 喜馬拉雅山幾十萬平

25、方公里大地瞬間面目全非：雅魯藏布江在山崩中被截成四段；整座村莊被拋到江對岸。,提出問題:,1 、地震儀沒有正好放在震中100千米地方，怎么確定震級？ 2、不是用伍德-安德森地震儀？ 3、李克特沒有指出用什么類型地震波的振幅，只是用最大振幅.,2001年11月14日昆侖山口西地震的震級,中國地震臺網(wǎng),平均震級：8.2 使用臺站數(shù)：34個 最大震級：8.8（泉州） 最小震級：7.3（烏加河）,震級與能量之間的關(guān)系 震級作為描述地震強(qiáng)弱的量與地震波能量E之間必然存在一定的關(guān)系。假定地震波動是簡諧振動，則根據(jù)理論分析得知，簡諧波的能量與振幅的平方成正比，即： EA2 兩邊取對數(shù)，得 lgE =a2lg

26、A 如果lgA表示震級，則2為系數(shù)，a為常數(shù)。,8級地震將會釋放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)爭的最大當(dāng)量的長崎原子彈來計(jì)算的話，相當(dāng)于同時爆炸了47600顆以上。,如果lgA表示震級，則2為系數(shù)，a為常數(shù)。但實(shí)際上地震的大小不同，其能量在各波段上的分配就不相同，地震越大時，長波的能量越多。另一方面，定震級用的是大振幅，而它對應(yīng)的并不是簡諧運(yùn)動。則： lgE abMs 式中a和b為待定系數(shù)，Ms為面波震級。,由大量資料統(tǒng)計(jì)得到E和Ms的關(guān)系如下： lgE 1.5Ms11.8 E為以彈性波

27、的形式釋放出來的能量，它的單位是10 -7J。 還有一種能量標(biāo)度叫能級，用k表示， E=10k，即：k=lgE。,5.4 地震的活動性和表現(xiàn),1.地震活動性的定量表現(xiàn) 2.地震活動的統(tǒng)計(jì)量和圖 3.地震帶、震區(qū)、空白區(qū),中國地震活動的基本特點(diǎn),我國是全球大陸地震最強(qiáng)的地區(qū)多、大、廣、淺 我國地震活動具有時、空分布不均勻性特點(diǎn),我國地震活動具有時、空分布不均勻性特點(diǎn),東經(jīng)107度以西中國大陸西部地區(qū)地震活動強(qiáng)度和頻度均高于東部地區(qū),地震活動的統(tǒng)計(jì),1.地震活動性的定量表現(xiàn),（1）單位面積、單位時間內(nèi)所發(fā)生的大于一定震級MS的地震次數(shù)。,古登堡里克特定律關(guān)系：頻度的對數(shù)與震級成正比。簡單地說，就是

28、大地震少，小地震多。,大震少，小震多，然而奇妙的事情在于為什么這個關(guān)系是線性的（古登堡里克特定律）。,GR關(guān)系圖（內(nèi)蒙）,ML2.3,ML2.3,1970-1999,1970-2004,（2）單位面積、單位時間內(nèi)的應(yīng)變釋放量。,貝尼奧夫（1949）曾經(jīng)認(rèn)為，各地震的能量平方根之和 就能表示由某一地震群引起的應(yīng)變釋放。,M5.0 地震年應(yīng)變釋放圖,（3）單位面積、單位時間內(nèi)所釋放的地震波能量。,如果用這種表達(dá)方式，則少數(shù)大地震占的份量很大。 一個地區(qū)的地震活動性，一般用能量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的，認(rèn)為凡平均每年釋放地震能量多的，便是地震活動性高的地區(qū)，反之則低。,地震活動性高的地方是否地震危險性就大呢？

29、,不一定，因?yàn)榈卣鸹顒有允怯傻卣痤l度和地震強(qiáng)度決定的，而地震危險性則主要取決于地震強(qiáng)度。,b值(大小地震關(guān)系),b=logn(M)/n(M+1) 每年某一地區(qū),發(fā)生M級地震次數(shù)n(M), 每年某一地區(qū),發(fā)生M+1級地震次數(shù)為n(M+1) 、b值與其區(qū)域性,分五類， 一類 五類（海洋區(qū)，日本海到中國一部分）,、b時間性 當(dāng)有大地震發(fā)生之前，b值的改變很顯著，故b值的異常所表示的震情異常，也是危險地震的前兆。,我國地震震中的分布至2008年3月有記錄的地震有40多萬次,2.地震活動的統(tǒng)計(jì)量和圖,a、震中分布圖標(biāo)示歷史地震震中在地球上的位置分布。,b、深斷裂分布圖表示地殼深部活動斷層在地球上的位置。

30、,c、N-t圖 N為某地地震活動區(qū)單位時間間隔內(nèi)地震發(fā)生次數(shù)，t為時間。,d、M-t圖 本圖也稱作地震序列圖，M為地震序列中前震、主震和余震的震級，t為時間。,2007/06/03 寧洱地震序列 MT圖,靈武吳忠地區(qū)M-t圖顯示的中強(qiáng)地震前震區(qū)地震活動增強(qiáng),唐山地震斷層北段精確定位的小震分布在水平面（）、斷層面（）和垂直于斷層面的橫斷面（）上的投影；（）小震距斷層面距離的分布圓圈表示精確定位小震，粗線表示確定的斷層面邊界為斷層上邊界端點(diǎn) 為傾向，為距斷層面的距離， 為走向,e、E-t圖 本圖也稱作能量釋放曲線，E為地震釋放的彈性波能，t為時間。,g、logN-M圖 本圖也稱作震級頻度曲線，M為

31、震級，N是震級為M的地震發(fā)生次數(shù)。,f、E1/2-t圖 本圖也稱作應(yīng)變釋放曲線或本尼奧夫曲線，t為時間。,全球地震震中分布圖及三大地震帶,環(huán)太平洋地震帶,歐亞地震帶,海嶺地震帶,3.地震帶、震區(qū)、空白區(qū),地震帶大部分地震發(fā)生在一個帶狀地區(qū)，所以出現(xiàn)地震帶這一術(shù)語,3.地震帶、震區(qū)、空白區(qū),將地震發(fā)生的地區(qū)進(jìn)行劃分，使之在同一區(qū)域能看出地震發(fā)生方式上的某些共同性，將這樣劃分的區(qū)域叫做震區(qū)。 即使在大方面看起來是相連的地震發(fā)生帶，在地震發(fā)生方式上也存在區(qū)域性。,空區(qū),淺田(1968)曾建議，將標(biāo)有較短時期震中的某一地區(qū)地震活動分布圖，分為以下區(qū)域來考慮。,(1)余震發(fā)生區(qū) 將所發(fā)生的地震看成是過去

32、大地震的余震。,(2)余震終止區(qū) 曾經(jīng)發(fā)生過大地震和余震的地區(qū)。,1989年繪制的環(huán)太平洋地區(qū)的地震空區(qū)圖 這種空區(qū)內(nèi)的斷層近期沒有破裂，因此存在更大的地震危險,空區(qū),(4)先天性無震區(qū),(5)發(fā)生非地震性斷層運(yùn)動從而釋放了應(yīng)變能的地區(qū)。,位于地震活動地帶中的(2)、(4)、(5)構(gòu)成地震活動的空白區(qū)；(4)區(qū)是今后也不會發(fā)生地震的；(2)區(qū)則早晚要發(fā)生某種程度的大地震，并轉(zhuǎn)化為(1)區(qū)。,(3)穩(wěn)定性地震發(fā)生區(qū) 雖然有活動，但并不認(rèn)為它是特定地震的余震，而較小地震的發(fā)生也是相當(dāng)隨機(jī)的。,內(nèi)蒙古幾次中強(qiáng)地震前出現(xiàn)的中短期空區(qū),豐鎮(zhèn)5.8級地震,內(nèi)蒙古幾次中強(qiáng)地震前出現(xiàn)的中短期空區(qū),和林格爾6.

33、3級地震,補(bǔ)充概念：,活斷層：一般指晚第四紀(jì)（1012萬年）以來，曾經(jīng)活動，未來仍可能活動的斷裂（中國地震局2005）。 火山地震：無論火山噴發(fā)與否，把與內(nèi)部活動有聯(lián)系的火山體中以及非常接近它的地方所發(fā)生的地震稱為火山地震。,5.5 地震序列的分類,地震序列指一定區(qū)域里某級震級閾以上地震的時間分布，或者說按發(fā)生時間先后順序的排列，也指地震叢。,地震序列分類,通常按照序列中最大地震所釋放的地震波能量和全序列所釋放的地震波總和的百分比，將地震序列分為三類： 主震余震型 震群型 雙震型 孤立型,一般能夠觀測到的前震的地震較少。,若在一群地震之中特別大的地震僅有一個，則這個大地震叫做主震，在主震前發(fā)生

34、的地震叫前震，主震之后發(fā)生的地震叫做余震。,主震、前震、余震,從震級和能量關(guān)系公式來看，地震釋放的能量是很大的。如此大量的能量，必然是長時間在震源區(qū)地殼巖石之中積累的應(yīng)變能或某種形式的位能。地殼是具有彈性的，其情況和彈簧差不多。當(dāng)一根彈簧積累位能以至于不能再承受時則發(fā)生突變，將所蓄位能轉(zhuǎn)化為動能反跳出來，這時，若為地殼巖石，就是發(fā)生地震。實(shí)驗(yàn)證明，彈簧不能一下復(fù)原，而有所謂彈性后效，須經(jīng)過一段時間，慢慢地才回復(fù)到新的平衡位置。這套過程與地震的余震情況頗為類似。主震一般在很短時間內(nèi)即使過去，隨后就是彈性調(diào)整階段，由于地震的影響區(qū)域相當(dāng)大，其寬與長大者可至數(shù)百公里，故即使巖石的凝聚性很好也很難于短

35、時間內(nèi)完成彈性復(fù)原。復(fù)原的遲延主要是因?yàn)槲镔|(zhì)的彈性不完全，有塑性成分，產(chǎn)生彈性后效，在其作用下，震源地區(qū)的地殼形變繼續(xù)在進(jìn)行，人們稱之為蠕動。在地震現(xiàn)場，?？煽吹揭哑屏训牡孛嬗钟行碌奈⑿∑屏汛╇s于其上，表明運(yùn)動沒有完全停止。蠕動使許多破壞尚未完全完成的地點(diǎn)繼續(xù)累積應(yīng)變，到了阻抗不能承受時又發(fā)生破壞，便成第一個余震，其他不穩(wěn)地點(diǎn)也是如此，接二連三地重復(fù)發(fā)生，成為余震序列。,關(guān)于余震的產(chǎn)生理論還有許多的物理模型及解釋，下面我們在列出其中的三個：第一種模型：認(rèn)為主震后，震源區(qū)存在殘留的能量E，作為余震逐漸被釋放。第二種模型：認(rèn)為余震區(qū)被分為許多部分。具體的說，例如存在各種大小的小斷層。伴隨主震的發(fā)生

36、，將出現(xiàn)應(yīng)力和破裂強(qiáng)度（斷層的摩擦）的再分配，會到處產(chǎn)生局部應(yīng)力增加或強(qiáng)度下降的部分。這些部分如晚一些發(fā)生破裂，就是余震。第三種模型：是結(jié)合巖石的蠕變來考慮的。認(rèn)為余震的頻度與由于主震而應(yīng)力被解除后的巖石應(yīng)變的恢復(fù)速度成比例的。這些模型都對余震的產(chǎn)生做出了一定程度的解釋，但也存在著自身的缺點(diǎn)。,余震,余震次數(shù)特別多，并帶來與主震發(fā)生的有關(guān)重要信息，所以大地震發(fā)生后要對余震進(jìn)行精密的現(xiàn)場觀測。,唐山地震序列區(qū)的小震（圓圈）分布 摘自萬永革等（2008）,主震余震型： 唐山地震； 1976年5月29日，龍陵地震，7.3級和7.4地震后，6級多地震5次屬于雙震型序列或雙震余震型序列,余震的空間分布,若發(fā)生淺源大地震，緊接著就在震源周圍發(fā)生許多余震。余震震源與主震震源是不一致的，它分布于包括主震在內(nèi)的某一范圍內(nèi)。發(fā)生余震的范圍叫余震區(qū)。,相隔很遠(yuǎn)的地震不叫余震，往往稱為廣義余震。,主震震級越大，余震區(qū)就越大。,余震往往集中在斷層附近或斷層一側(cè)