地概第二組之地概知識串講

1、地震概論知識點串講小組成員：董力夫盟楠杰張詩佳明飛1研究范圍的三個方面：一、宏觀地震學(xué)；二、地震波的傳播理論；三、測震學(xué)。主要研究具體的八個方面 ：一、基本烈度的制定及地震區(qū)劃烈度值。二、地震波傳播理論的研究；三、地殼和地球內(nèi)部物理的研究；四、震源物理的研究；五、地震資料的分析和處理方法的研究；六、地震觀測系統(tǒng)的布局及新型地震儀器的研制；七、地震預(yù)報工作的綜合研究；八、模型試驗的研究 。一、地震學(xué)基本概念2地震波：發(fā)生于震源并在地球表面和內(nèi)部傳播的彈性波稱為地震波。震源、震中、震源深度、震中。烈度：按一定的宏觀標準，表示地震對地面影響和破壞程序的一種量度。按烈度值的大小排列成表，稱為烈度表。將

2、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。用字母M表示。 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。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。地震學(xué)基本概念3 地震是一種自的然現(xiàn)象。全球每年發(fā)生500萬次地震，人們可以感覺僅占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，

3、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。二、地震基本數(shù)據(jù)4按成因分：1）構(gòu)造地震；2）火山地震；3）陷落地震。按震源深度分：1）淺源地震；2）中源地震；3）深源地震；按震中距分：1）地方震；2）近震；3）遠震。按震級分：1）弱震：M3的地震。2）有感地震：3M4.5的地震。3）中強震：4.5M固液之間-液態(tài)）。地震波速度階梯狀跳躍上下介質(zhì)狀態(tài)相同，性質(zhì)變化顯著。如地幔中的細層之間的分界面。地震波速度有顯著變化同一層，根據(jù)假設(shè)，推出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),

4、另一種是隨著深度增加速度異常增加(稱為高速層)。 地球介質(zhì)15近震時，地震波入射至界面上時，會發(fā)生折射，反射和波形轉(zhuǎn)換。P,SV波會產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波，SH波不會，P-SV，SV-P。因為他們不是水平面內(nèi)振動遠震時，考慮曲率，snell定律有。地震波的折射反射轉(zhuǎn)換16P，S縱波橫波；c在地核界面反射，i表示在內(nèi)核界面的反射；K通過外核的縱波；P表示PKP；I內(nèi)核的P波，J內(nèi)核的S波；p，s表示由震源向上傳播的射線P：在震中距為100度的范圍內(nèi)，P將作為地震記錄的第一個震相清晰地顯示出來。一超過103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

5、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、ScS、pPcP、sScS（外核反射波）：PcP、ScS或者是PcS、ScP常在震中距在30-40度左右顯示出來各種震相17地震走時表，即地震波在不同震中距上傳播的時間表，是根據(jù)地震圖

6、中各種震相來編制的，是分析地震圖，識別不同震相的主要依據(jù)。P，S和其他一些體波走時曲線斜率隨震中距增大減少，說明地震波的速度隨深度增加而增加。瑞利波和洛夫波走時曲線為直線，說明速度恒定，從上面可以看出，這些波是且只能是沿表面層傳播。S-P走時差依賴距離比較多；pP-P走時差依賴于深度。因此可以獲得震源深度和震中距。地震走時表18第四章 地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)第二節(jié) 地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)第三節(jié) 反演問題19二、地殼的探究1. 一個誤區(qū)過去人們普遍認為地球內(nèi)部是液體,地殼是表面凝固著一層硬殼。現(xiàn)代地震學(xué)觀測表明地球內(nèi)部大多數(shù)深度的介質(zhì)一般比鋼還硬，地殼下面并不軟。第一節(jié) 地球內(nèi)部

7、結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)一、探索的歷史202.地殼底部的發(fā)現(xiàn)1909年: 莫霍面(M界面)的發(fā)現(xiàn) (莫霍洛維奇) M界面為不連續(xù)面，將地殼與地幔分開大陸 35km；海洋 5-8km3. 大洋和大陸地殼的區(qū)別地震觀測表明，大洋和大陸下面的地殼的厚度不同。純路徑面波 加利福尼亞，南太平洋地震；瑞典，喜馬拉雅地震211906年：外核的發(fā)現(xiàn)（英，奧爾德姆）1914年:古登堡面的發(fā)現(xiàn)(德，古登堡) 1914年首次估計出地核深度為2900km在核幔界面處，P波速度從13.72 km/s下降為8.06 km/s；S波速度從7.26 km/s下降為0。速度的突然變化說明地核的物質(zhì)組成和狀態(tài)與地幔不同。S波是橫波，橫波只能在

8、固體中傳播四、地球液體核的發(fā)現(xiàn)22丹麥地震學(xué)家英格萊曼（Inge Lehmann）于1936年首次發(fā)表證據(jù)說，在外核之內(nèi)有一月亮大小的內(nèi)核1936年：內(nèi)核的發(fā)現(xiàn)(英格萊曼)五、地球內(nèi)核的發(fā)現(xiàn)23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(gòu)造單元。以下過渡層,是十分明顯的。 （1）殼幔界面莫霍面(M面)（2）幔核界面古登堡面(G面)（3）內(nèi)外核分界面（L面）（4）上下地幔的過渡層 布倫的地球分層模型（P50）第二節(jié) 地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)24正演問題：提出地球的初始假定模型，并假定可能的地震波速度，去預(yù)測理論走時。反演問題：先用觀測走時給出距離，并由此推導(dǎo)出速度分布以及地質(zhì)構(gòu)造

9、。典型例子：對地震斷裂源的研究第三節(jié) 反演問題25主要概念斷層：靜態(tài)定義：上盤，下盤，走向 動態(tài)定義：斷層分類，正斷層，逆斷層，左旋斷層，右旋斷層斷層的形成原因（兩個主要力：水平擠壓力與重力）彈性回跳原理（最大靜摩擦與滑動摩擦，運動趨勢，與最終滑動，這里的滑動是以波的形式體現(xiàn)，所有近場效應(yīng)都有波的表現(xiàn)） 第五章 斷層，震源機制解與板塊構(gòu)造26主要概念地震與應(yīng)變能的釋放地震發(fā)生時，大部分應(yīng)變能轉(zhuǎn)化為熱能（克服摩擦力而消耗掉了），只有百分之幾的應(yīng)變能轉(zhuǎn)化為地震波。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 27主要概念震源機制解（初動：定義為相對震源徑向運動）遠離震源為黑色，靠

10、近震源為白色壓縮與舒張是從應(yīng)力角度看的。從密度角度看，黑色部分密度變小，白色部分密度變大28主要概念空間球與空間斷面29輔助識別：正斷層 與重力一起作用，斷面較陡。 沖斷層 與重力相反，斷面較緩走滑斷層輔助識別：主要概念板塊 A板塊 B洋脊洋脊30大陸漂移（現(xiàn)象上合理，動力原因未解釋清楚）海底擴張（洋中脊與海溝）板塊構(gòu)造： 1地球結(jié)構(gòu)（地殼，地幔，地核，外部冷而堅硬，上地幔軟流層熔融，外核呈液態(tài)） 2七大板塊（印度-澳大利亞板塊，太平洋板塊，北美板塊，南美板塊，歐亞板塊，非洲板塊，南極板塊）注意還有小板塊板塊構(gòu)造學(xué)說31三種邊界 擴散邊界 正斷層 匯聚邊界 逆斷層 走滑邊界 走滑斷層三種邊界的

11、例子地幔熱柱地震分類主要概念321.應(yīng)力,應(yīng)變（體應(yīng)變，切向應(yīng)變）（彈性，脆性破裂，流動）2.應(yīng)變能（彈性能）3.板塊構(gòu)造學(xué)說的歷史發(fā)展與學(xué)說的支持證據(jù)輔助概念33第六章 地震儀及地震基本參數(shù)的測定地震儀：可以接受地面振動并且以某種方式記錄下來的裝置（很貴）驗震器：只能記錄地震波到達時間的儀器6.1 張衡的候風(fēng)地動儀346.2 現(xiàn)代地震儀18世紀 早期歐洲1880至1890 第一架具有科學(xué)意義而且較為實用的地震儀現(xiàn)代地震儀 慣性原理拾震器、放大器（換能器）、記錄系統(tǒng)三個部分組成常見的地震儀。356.3 地震臺與地震觀測臺網(wǎng)地震臺是指利用各種地震儀器進行地震觀測的觀測點，是開展地震觀測和研究的幾

12、層機構(gòu)，米爾恩 全球第一個地震臺網(wǎng)鷲峰地震臺(現(xiàn)在的北京國家地球觀象臺)是我國自建的最早的地震臺各級地震臺、站所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)為地震臺網(wǎng)絡(luò)。分類方法有按控制震級的大小分（微、強震臺網(wǎng)）、按監(jiān)視范圍分（國家、區(qū)域地震臺網(wǎng)）、按臺站一起設(shè)置分（長短周期地震臺網(wǎng)（為了記錄不同震級和距離的地震）、按信息記錄方式分（模擬、數(shù)字地震臺網(wǎng)）。366.4 地震定位三角測量法（利用P、S波傳播的速度不同），估算深度需要第四個測量數(shù)據(jù)。為了確保精度，地震臺要合理的均勻分布震中定位的精度大約為10千米，震源深度的精度更差，大約為20千米。376.5 震級測定震級表示地震大小的等級，依據(jù)釋放能量多少。世界上常用“里氏震級

13、” （查爾斯克里特）標準區(qū)分地震震級。 它的精確定義為最大地震波振幅以10為底的對數(shù)。里氏震級的計算對一個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104倍）,則震級為4。 震級本身沒有任何上下限38地震臺常用的震級已經(jīng)包括3種新的震級，標為MS、mb和Mw。這三種都屬于里氏震級系統(tǒng)。 MS，地震學(xué)家們選擇周期近20秒的面波的最大振幅計算震級。（遠淺震）mb，它是根據(jù)P波的大小確定地震的震級。所有的地震都可以清楚地讀到P波的初始，因此用P波震級mb有很大優(yōu)點。（深、淺、遠距離地震） Mw，地震的矩震級，地震矩能夠簡單地從在野外測量的地面破裂的長度和從余震深度

14、推斷的破裂深度估算出來。地震矩可以描述從最小到最大的地震震級變化。（更具有物理意義）震級的測定精度在0.3左右。391975年遼寧海城7.3級地震成功預(yù)報。地震預(yù)測 精度低 基于地震重復(fù)返回周期分析 地震預(yù)報 三要素：時間，地點，強度 方法：地質(zhì)、統(tǒng)計、前兆 依賴于地震前兆信息 可靠的地震預(yù)報方法必須具有可重復(fù)性，適用于任何破壞性地震第七章 地震預(yù)報40地質(zhì)方法注意剪切應(yīng)力表現(xiàn)最大的地區(qū)。由于地質(zhì)的時間尺度太大，所以，關(guān)于時間的預(yù)報，地質(zhì)方法必須和其他方法配合使用。 統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法的可靠程度決定于資料的多寡，因而在資料太少的時候，它的意義并不大。我國地震資料豐富。前兆方法所有的地震預(yù)報方法，

15、最后總是要歸結(jié)為求得地震發(fā)生的某種前兆；尋找地震前兆是地震預(yù)報的核心問題；地震是必然會有前兆的，問題是如何識別和如何觀測它們。41地震預(yù)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(fù)雜性。42地震預(yù)報的發(fā)布 地震預(yù)報一般由省、自治區(qū)級人民政府發(fā)布。情況緊急時，可由市、縣人民政府發(fā)布48小時內(nèi)的臨震警報，并同時向上級部門報告。其它任何單位和個人都無權(quán)發(fā)布地震預(yù)報消息。 應(yīng)震措施（詳見PPT）問題：吉林省松原市會不會有災(zāi)害性地震 答：根據(jù)地震概論趙老師講的內(nèi)容，發(fā)生大地震的可能性較?。ㄎ⒑跗湮ⅲ臉?gòu)造上講，該區(qū)域應(yīng)力活動特別弱從前兆上講，雖然該地

16、區(qū)的確有異常，但并沒有大地震到來前的異常，是震后效應(yīng)，不是大地震的充分條件從統(tǒng)計數(shù)據(jù)上講，該地區(qū)以前從沒有發(fā)生過大地震43震級與烈度震級M M=logA，能量越大，震級就越大；震級相差一級，能量相差約32倍；相差二級，能量相差1000倍。 微震（M5），強烈地震（M7），特大地震（M8）由于震源深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞也不同。 地震能量 lgE=11.8+1.5M 第八章 宏觀地震學(xué)44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。地震基本烈度：是指未來50年內(nèi)在一般場地條件下可能遭遇的超越概率為10%的地震烈度值

17、。相當于475年一遇的最大地震的烈度烈度表（我國采用十二度表）設(shè)防烈度：抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設(shè)計45決定任何場點地面震動的強度的因素有3個： 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。 46地震的破壞 地震波 橫波：周期長，波速慢，振幅大。 縱波：周期短，波速快，振幅小。 面波比體波衰減慢，周期長，振幅大，傳播遠。 建筑物破壞主要由面波造成。 波序：雜波-P波-S波-勒夫面波-瑞利面波。 分類：直接、次生47石油勘探主要有三大類方法：1：地質(zhì)法（淺層）。2：地球物理方法（間接法，范圍深，效率精度高，應(yīng)用廣，占97%）。3：鉆探

18、法（可信度高，成本高）。地震勘探3個環(huán)節(jié)：野外采集，室內(nèi)資料處理，地震資料的解釋。由于反射地震波的信號比較強，因此多數(shù)是使用反射地震學(xué)。第1節(jié) 勘探地震學(xué)的基礎(chǔ)勘探地震學(xué)的基礎(chǔ)：幾何地震學(xué)，研究地震波場傳播時間和空間之間的關(guān)系，即地震學(xué)中經(jīng)常提到的時距關(guān)系，用時距曲線或時距曲面表示，以時距規(guī)律推斷地下構(gòu)造。一次反射：時距關(guān)系，正常時差，多層介質(zhì)時距關(guān)系，傾斜地層時距關(guān)系。折射：時距關(guān)系，多層模型的時距關(guān)系。地震速度的概念:層速度,平均速度(多層)，均方根速度（多層），疊加速度。速度測量常用方法：地震測井法。第2節(jié) 地震資料的野外采集要點：觀測系統(tǒng)（核心），震源（炸藥與非炸藥），檢波器（接收）。第九章 勘探地震學(xué)48第3節(jié) 地震資料的數(shù)據(jù)處理1野外地震資料的編輯：觀測系統(tǒng)的加載，壞道和初至的剔除，增益的恢復(fù)，靜校正（應(yīng)對野外地質(zhì)情況）。2 去噪處理（提取有效信號）。3 速度分析 。4 疊加和偏離。第4節(jié) 地震資料的解釋構(gòu)造解釋，巖性解釋。有關(guān)例題：09春：2007年，中國在渤海灣灘海地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲量規(guī)模達10億噸的大油田冀東南堡油田，這是40多年來我國石油勘探又一個最激動人心的發(fā)現(xiàn)。這次勘探所采用的方法是（ ）。A、重力勘探方法 B、磁法勘探 C、電法勘探 D、地震勘探49第1節(jié)：海嘯的形成 海底地震發(fā)生時斷層兩側(cè)的板塊如果產(chǎn)生垂直方向的相對位