地震概論第一章

第一節(jié)什么是地震學(xué)？第二節(jié)地震學(xué)的研究范圍和主要的研究方面

第三節(jié)地震學(xué)的基本名詞和概念第四節(jié)古代人類對(duì)地震的認(rèn)識(shí)第五節(jié)地震學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

第一章地震學(xué)的研究范圍和歷史

作者：趙克常

地震是一種自然現(xiàn)象。全球每年發(fā)生500萬(wàn)次地震，人們可以感覺(jué)的僅占1%，造成嚴(yán)重破壞的7級(jí)以上的大地震約有18次，8級(jí)以上的特大地震1~2次。全世界有6億多人生活在強(qiáng)震帶上，上個(gè)世紀(jì)約有200萬(wàn)人死于地震，預(yù)計(jì)二十一世紀(jì)將有約1500萬(wàn)人死于地震。我國(guó)是個(gè)多地震國(guó)家，20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)發(fā)生了800多次6級(jí)以上的地震，平均每年約8次；歷史記載全球死亡超過(guò)20萬(wàn)人的地震有6次，其中在中國(guó)就有4次。地震有兩面性，雖然是一種自然災(zāi)害，但人們對(duì)地球內(nèi)部的了解主要來(lái)自地震給我們帶來(lái)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。

作者：趙克常海嘯后金槍魚散落在街頭。這次海嘯發(fā)生在1992年12月12日，是由一次造成2000多人死亡的地震引起的作者：趙克常

藝術(shù)家對(duì)舊金山市政廳于1906年地震和大火災(zāi)后慘狀的描繪

作者：趙克常1906年舊金山地震后火災(zāi)蔓延前后薩克拉門托的情景

（a）4月18日星期三舊金山地震后火勢(shì)擴(kuò)展以前的俯視

薩克拉門托大街作者：趙克常（b）火災(zāi)之后的鄰近市場(chǎng)街作者：趙克常1906年地震以后斯坦福大學(xué)未加固的磚石建筑垮塌情景，該處距破裂的圣安德烈斯斷裂約8千米作者：趙克常1985年墨西哥地震后工人們正在挖掘?qū)ふ衣裨诨炷两ㄖU墟中的居民

作者：趙克常1976年唐山地震破壞了的大橋作者：趙克常唐山地震中地面巨大變形造成了鐵軌的彎曲

作者：趙克常第一節(jié)什么是地震學(xué)？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(shí)研究地震機(jī)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(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中得以應(yīng)用。地震學(xué)包括：一、地震的科學(xué)以及地球內(nèi)部物理學(xué)，后者主要研究地震波的傳播，從而得出地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)論；二、彈性波（地震波）的科學(xué)，主要研究地震、爆炸等激發(fā)的彈性波的產(chǎn)生、在地球內(nèi)部的傳播、記錄以及記錄的解釋；三、應(yīng)用：地震勘探、工程地震學(xué)、識(shí)別核爆。作者：趙克常地球科學(xué)大地測(cè)量學(xué)地理學(xué)地質(zhì)學(xué)地球物理學(xué)空間物理學(xué)固體地球物理學(xué)氣象學(xué)地震學(xué)地球宇宙學(xué)地?zé)釋W(xué)地電學(xué)水文學(xué)海洋學(xué)地質(zhì)年代學(xué)重力測(cè)量學(xué)地殼構(gòu)造物理學(xué)火山學(xué)地磁學(xué)學(xué)科劃分簡(jiǎn)明圖作者：趙克常SectionsofAGU

(AmericaGeophysicalUnion)

AtmosphericSciencesBiogeosciencesGeodesyGeomagnetismandPaleomagnetismHydrologyOceanSciencesPlanetarySciencesSeismologySpacePhysicsandAeronomyTectonophysicsVolcanology,Geochemistry,andPetrologyGeophysicsisa“ModernEarthScience”--StudyoftheEarthbyquantitativemeans作者：趙克常地震學(xué)是一門應(yīng)用物理學(xué)地球物理學(xué)就是用物理學(xué)的方法研究地球的問(wèn)題固體地球物理學(xué)則是通過(guò)觀測(cè)地球表面上的物理效應(yīng)來(lái)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(wú)論從觀點(diǎn)上還是從研究方法上看都截然不同。1956年北大剛開(kāi)設(shè)的地震學(xué)專業(yè)就設(shè)置在物理系里；“地震概論”是一門物理類課程，而不是地質(zhì)類課程。作者：趙克常地震學(xué)

對(duì)人類文明的貢獻(xiàn)對(duì)科學(xué)寶庫(kù)的貢獻(xiàn)對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)

作者：趙克常對(duì)科學(xué)寶庫(kù)的貢獻(xiàn)對(duì)地球科學(xué)的貢獻(xiàn)板塊構(gòu)造理論地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)（1D,3D,…）地球動(dòng)力結(jié)構(gòu)地球動(dòng)力學(xué)行星科學(xué)對(duì)科學(xué)方法論方面貢獻(xiàn)反演理論及方法（彈性波）波動(dòng)理論成像方法復(fù)雜性科學(xué)

作者：趙克常地球科學(xué)：世紀(jì)之交的回顧與展望

20世紀(jì)（地球科學(xué)）的重大成就板塊構(gòu)造理論√√

地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)√√√

礦藏資源的大量發(fā)現(xiàn)√√

生物演化過(guò)程中的突發(fā)事件和全球抵制年表的建立氣候變化的發(fā)現(xiàn)與古海洋學(xué)的建立大洋環(huán)流理論ENSO與海氣相互作用大氣環(huán)流和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)全球變化地理地帶性規(guī)律與地域分異理論深海熱液活動(dòng)和深部生物圈的發(fā)現(xiàn)古人類的重大發(fā)現(xiàn)同位素年代測(cè)定對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的建立與作用登月取樣與火星探測(cè)√

√√

作者：趙克常對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)預(yù)防與減輕自然災(zāi)害（地震、海嘯等）資源、能源探測(cè)（水資源、礦藏資源、石油天然氣等）考古工程建設(shè)國(guó)防安全

反恐作者：趙克常庫(kù)爾斯克號(hào)沉沒(méi)事件的調(diào)查作者：趙克常距離世貿(mào)大廈34公里遠(yuǎn)的帕利塞德記錄到的9.11事件的地震波形

地震記錄為9.11事件的調(diào)查提供了證據(jù)作者：趙克常地下核爆破的偵測(cè)與監(jiān)測(cè)作者：趙克常第二節(jié)地震學(xué)的研究范圍和主要的研究方面研究范圍的三個(gè)方面一、宏觀地震學(xué)：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(dá)到為建筑物的抗震設(shè)計(jì)提供合理的資料和指標(biāo)，并為地震預(yù)報(bào)提供宏觀數(shù)據(jù)。二、地震波的傳播理論：根據(jù)地震臺(tái)風(fēng)網(wǎng)觀測(cè)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(lái)研究地殼和地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組成和狀態(tài)。三、測(cè)震學(xué)：內(nèi)容包括地震儀器的研制、地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的布局以及記錄圖的分析、處理和解釋工作。作者：趙克常地震學(xué)的主要研究具體的八個(gè)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(cè)系統(tǒng)的布局及新型地震儀器的研制七、地震預(yù)報(bào)工作的綜合研究八、模型試驗(yàn)的研究作者：趙克常第三節(jié)地震學(xué)的基本名詞和概念地震（earthquake）是地球內(nèi)部介質(zhì)（巖石）突然發(fā)生破壞，產(chǎn)生地震波，并在相當(dāng)范圍內(nèi)引起地面震動(dòng)的現(xiàn)象。震源、震中、震源深度、震中距離如右圖；發(fā)震時(shí)刻：發(fā)生地震的時(shí)刻；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。作者：趙克常烈度：按一定的宏觀標(biāo)準(zhǔn)，表示地震對(duì)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。將地面上等烈度的點(diǎn)聯(lián)成線，稱為等震線。震級(jí)；按一定的微觀標(biāo)準(zhǔn)，表示地震能量大小的一種量度。用字母M表示。

震級(jí)和烈度都是衡量地震強(qiáng)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(shí)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(shí)間順序和震級(jí)分布，地震序列分為：主震型和震群型。①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。②震群型：在一個(gè)地震序列中包含著若干個(gè)震級(jí)相差不多的地震，而無(wú)一特大震級(jí)的地震時(shí)，稱之為震群。在中國(guó)幾個(gè)主要地震區(qū)都有震群發(fā)生，但其規(guī)模較小。作者：趙克常天然地震的分類按成因分：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：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(shí)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(yuǎn)震：震中距大于1000公里的地震。按震級(jí)分：1）弱震：M<3的地震。2）有感地震：3≤M≤4.5的地震。3）中強(qiáng)震：4.5<M<6的地震。4）強(qiáng)震：M≥的地震。其中M≥8的地震又稱為巨大地震。作者：趙克常第四節(jié)古代人類對(duì)地震的認(rèn)識(shí)一、地震學(xué)前史在科學(xué)不發(fā)達(dá)的過(guò)去，人們對(duì)地震發(fā)生的原因，常常借助于神靈的力量來(lái)解釋。我國(guó)古代鰲魚翻身的傳說(shuō)。日本的“地震鯰”傳說(shuō)：地球靠一大鯰魚支撐著，鯰魚尾巴一甩就地震。古希臘的“氣動(dòng)說(shuō)”。作者：趙克常作者：趙克常古日本東國(guó)三大神社之一的鹿島神宮供奉著一塊“要石”，傳說(shuō)正好壓在地底的大鯰頭上作者：趙克常19世紀(jì)日本的“鯰繪”，也就是描繪社會(huì)動(dòng)蕩或自然變故的早期漫畫。其中往往有人類對(duì)神怪狀的鯰或搏斗或祭祀或喜慶的場(chǎng)面。突然想到日本的“鯰”和中國(guó)的“年”最初都是兇獸，鯰繪和年畫是否都是為了鎮(zhèn)災(zāi)而產(chǎn)生的呢？作者：趙克常作者：趙克常作者：趙克常作者：趙克常

中世紀(jì)神學(xué)的統(tǒng)治甚至使人倒退回了用超自然力量去解釋地震的水平，地震知識(shí)禁錮在神學(xué)之中。1755年11月1日，萬(wàn)圣節(jié)，正當(dāng)虔誠(chéng)的教徒前往教堂“與上帝同在”的時(shí)候，里斯本發(fā)生強(qiáng)烈地震。這次迄今為止歐洲最大的地震使市遭受毀滅性打擊，70000人死亡。地震引起海嘯浪高30米，海水進(jìn)退十余次，沿岸城市洗劫一空。里斯本大地震后，上帝管理地震的能力受到普遍懷疑，歐洲的地震研究開(kāi)始從神學(xué)的統(tǒng)治下解放出來(lái)。中國(guó)是一個(gè)多地震的大國(guó)，人們對(duì)地震的認(rèn)識(shí)最早始于中國(guó)，古代中國(guó)的地震學(xué)領(lǐng)先世界。作者：趙克常二、我國(guó)豐富的地震史料中國(guó)人對(duì)地震的觀察和記載是相當(dāng)早的?！吨駮o(jì)年》所載公元前1831年“泰山震”，可能是世界上最早的地震文字記載之一。秦漢起，加強(qiáng)了歷史資料工作，此間對(duì)地震等自然災(zāi)害也開(kāi)始有了比較連續(xù)的記載。中國(guó)方志開(kāi)始的年代很早。地震史錄甚至可以達(dá)到6級(jí)以上地震基本不漏的程度。中國(guó)古老而系統(tǒng)的地震記錄，是一份珍貴的歷史遺產(chǎn)，具有重要的科學(xué)價(jià)值。作者：趙克常三、張衡及其候風(fēng)地動(dòng)儀張衡（公元78-139）是東漢一位偉大的天文學(xué)家和地震學(xué)家。陽(yáng)嘉元年（公元132年）張衡創(chuàng)制候風(fēng)地動(dòng)儀，這是世界上第一架地震儀。候風(fēng)地動(dòng)儀的出現(xiàn)標(biāo)志著一種思想的成熟：地震是由遠(yuǎn)處一定方向傳來(lái)的地面震動(dòng)。這表明張衡早于西方學(xué)者一千多年就知道地震影響是從震源向各個(gè)方向傳播的。作者：趙克常張衡地動(dòng)儀(Seismoscope)作者：趙克常公元138年3月1日，“一龍機(jī)發(fā)而地不覺(jué)動(dòng)，京師學(xué)者咸怪其無(wú)征，后數(shù)日驛至，果地震隴西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官，記地動(dòng)所從方起?！边@架國(guó)寶連同以后的有關(guān)記述均已失傳，而《后漢書》中有關(guān)地動(dòng)儀的記載，則自19世紀(jì)以來(lái)不斷被譯成多種文字，流傳于世界各地。作者：趙克常四、古代中國(guó)的地震工程在抵御地震災(zāi)害的實(shí)踐中，中國(guó)人積累了許多極為寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)表現(xiàn)在工程選址、地基、結(jié)構(gòu)以及材料等許多方面，在應(yīng)急避震、易損性，以及震后重建等方面也有不少詳細(xì)的記載，這些經(jīng)驗(yàn)直到今天仍然具有重要的參考價(jià)值。歷強(qiáng)震而不倒的古建筑：山西洪洞縣廣勝寺飛虹塔、應(yīng)縣木塔、趙州橋、天津薊縣獨(dú)樂(lè)寺觀音閣等等作者：趙克常五、古代中國(guó)的地震成因理論中國(guó)的“陰陽(yáng)說(shuō)”、“天誡論”：東方色彩、聯(lián)系政治、缺乏推理和檢驗(yàn)缺點(diǎn)：一、對(duì)地震成因的探討與政治的關(guān)系過(guò)于密切。二、解釋僅僅“解釋”而已，牽強(qiáng)附會(huì)、模棱兩可者、自相矛盾，根本不打算給出具體的科學(xué)推論，以對(duì)原來(lái)的想法進(jìn)行檢驗(yàn)和改進(jìn)。古代中國(guó)光輝燦爛的地震學(xué)沒(méi)有順理成章地進(jìn)化為近代地震學(xué)。作者：趙克常第五節(jié)地震學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史19和20世紀(jì)之交是地震學(xué)的創(chuàng)業(yè)年代，其作為一門獨(dú)立的學(xué)科登上現(xiàn)代科學(xué)的舞臺(tái)，地震儀出現(xiàn)并且廣泛使用。地震學(xué)是一門相對(duì)年輕的科學(xué)，其定量研究只有100年左右的時(shí)間。作者：趙克常地震震源彈性回跳理論(ElasticReboundTheory)：美國(guó)地震學(xué)家里德(H.F.Reid),1910年作者：趙克常作者：趙克常在海濱地區(qū)跨圣安德烈斯斷裂的籬笆在1906年舊金山地震時(shí)錯(cuò)動(dòng)了2.6米，遠(yuǎn)處的土地向右移動(dòng)作者：趙克常20世紀(jì)初：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)大發(fā)現(xiàn)的時(shí)代作者：趙克常作者：趙克常作者：趙克常作者：趙克常60-70年代的地震學(xué)地球的自由振蕩震源物理新的地震成因理論大陸漂移、海底擴(kuò)張、板塊構(gòu)造地震預(yù)報(bào)作者：趙克常板塊邊界作者：趙克常作者：趙克常地震學(xué)對(duì)大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)的確立做出了重要貢獻(xiàn)作者：趙克常作者：趙克常中國(guó)用現(xiàn)代科學(xué)方法來(lái)研究地震起步較晚。1920年甘肅大地震之后10年，才在北京鷲峰和南京北極閣建立了兩個(gè)地震臺(tái)。中國(guó)科學(xué)院在1953年成立了地震工作委員會(huì)，組織歷史學(xué)家和地震工作者整