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第三讲地震中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG据联合国统计资料，20世纪全世界因地震死亡人数达260万，占各种自然灾害死亡人数的58％，地震每年造成的灾害达几十亿美元，为防震抗震投入的消耗也达几十亿美元，足见这种地质灾害对人类的巨大威胁。而最令我们印象深刻的2008年“5.12”汶川特大地震，震级为8.0级，截至2008年9月25日12时，已确认造成69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪。地震诱发大量的山体滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等次生地质灾害的发生。据评估，汶川地震共造成经济损失8451亿元人民币（国家汶川地震专家委员会，史培军，2008年9月）。因此，对地震及其诱发次生灾害的研究将是未来环境地质领域的一个重要方向。大光包滑坡是汶川8.0级特大地震触发的规模最大的滑坡。滑坡位于汶川地震发震断裂上盘，距发震断裂直线距离3.0～4.5km，覆盖面积7.12km2，体积11.59×108m3，是我国有史料记载以来规模最大的滑坡，也是目前世界上已知为数不多的几个10×109m3以上的超大规模滑坡之一。1994年1月17日4时31分（北京时间17日20时31分），在美国洛杉矶市西北35公里处（北纬34°13′，西经118°32′）发生里氏6.6级地震。这是一次经济损失惊人的一次中强地震。这次地震造成62人死亡，9000多人受伤，25000人无家可归，毁坏建筑物2500余座（加上严重受损约4000余座），几条高速公路多处被震断，一些立交桥坍塌，通向洛杉矶市区及其他地区的11条主干道被迫关闭。地震还造成该市大部分地区断电停水，约4万户住宅断水，5.2万户断电，3.5万户断煤气，通讯网络出现严重阻塞，累计经济损失高达300多亿美元。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG1、地震相关概念地震（earthquake）地震是指地壳某个部分的岩层应力突然释放而引起的一定范围内地面振动的现象。地震是一种经常发生的自然现象，是地壳运动的一种形式。地震特别是大的地震会造成大量人员伤亡、建筑物破坏和巨大的经济损失，从而成为对人威胁最大的地质灾害。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG1、地震相关概念地震波（Seismicwave）地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向四面八方传播，这种弹性波就是地震波。地震波是使建筑物在地震中破坏的原动力、也是研究地震的最主要的信息和研究地球深部构造的有力工具。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG1、地震相关概念地震波（Seismicwave）地震波主要有两种：一种是沿地表传播的面波，另一种是在地球内部传播的体波。体波主要通过地球本体传递，又分为纵波（P波）和横波（S波）。体波面波勒夫波(L)纵波(P)横波(S)瑞利波(R)地震波通过地球本体传播的波沿地表传播的波，是体波在地层界面上多次反射、折射而形成的次生波中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG瑞利波（R）：质点在XZ面上椭圆滚动前进勒夫波（L）：质点在XY面上曲线前进面波纵波（P）：压缩波；质点震动方向与波的运动方向一致；有较大传播速度（5-6km/s），首先到达地表；可在固体、液体内传播横波（S）：剪切波；质点震动方向与波的运动方向垂直；传播速度慢于纵波（3-4km/s）；仅可在固体中传播体波瑞利波勒夫波1、地震相关概念P波和S波到达地表的时间、两种波速度比率、振幅等可以用地震记录仪测定记录，从而提供地震的严重程度、震中及震源深度等信息。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG震源：指地球内部发生地震时震动的发源地。震源深度：将震源视为一点，此点到地面的垂直距离，称为震源深度。震中：震源在地面上的投影点（实际上亦是一区域），称为震中区。震中距：从震中到地面上任何一点，沿地球表面所量得的距离。极震区：地面上受破坏最严重的地区，称为宏观震中。1、地震相关概念地震的要素中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG1、地震相关概念地震震级震级是衡量发震能量大小的相对量度，震级越高，释放的能量越大。一次地震只有一个震级。震级通常用字母M表示，它与地震所释放的能量有关。释放能量大小可根据地震波记录图的最高振幅来确定，按李希特-古登堡的最初定义，震级（M）是距震中100km的标推地震仪(周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800倍)所记录的以微米表示的最大振幅A的对数值.M＝lgA•震级每相差1.0级，能量相差大约32倍；每相差2.0级，能量相差约1000倍（WHY？）。目前世界上最大地震震级为8.9级。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG1、地震相关概念地震烈度地震在地面产生的实际影响，即地震活动造成的地面和建筑物的破坏程度。地震烈度受地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件的影响。震源深度和震中距越小，地震烈度越大。在震源深度和震中距相同的条件下，坚硬基岩场地较松软土场地烈度小。一次地震只有一个震级，但可划分出若干个烈度不同的地区。烈度人的感觉一般房屋其它现象考物理指标大多数房屋震害程度平均震害指数加速度/（CM/S2）（水平向）速度/（CM/S2）（水平向）I无感II室内个别静止中的人感觉III室内少数静止中的人感觉门、窗轻微作悬挂物微动IV室内多数人感觉，少数人梦中惊醒门窗作响悬挂物明显摆动，器皿作响V室内普遍感觉，室外多数人感觉，多数人梦中惊醒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰出现微细裂缝不稳定器翻倒31（22~44）3（2~4）VI惊慌失措，仓惶逃出损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝0~0.10河岸和松软土上出现裂缝，饱和砂层出现喷砂冒水，地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头63（45~89）6（5~9）VII大数多人仓惶逃出轻度破坏——局部破坏、开裂，但不防碍使用0.11~0.30饱和砂层常见喷砂冒水，松软土上地裂缝较多，大多数砖烟囱中等破坏125(90~177)13(10~18)VIII摇晃颠簸，行走困难中等破坏——结构受损，需要修理0.31~0.50干硬土上变有裂缝，大多数砖囱严重破坏250(178~353)25(19~35)IX坐立不稳，行动的人可能摔跤严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难0.51~0.70地方出现裂缝、基岩上可能出现裂缝、滑坡、坍方常见，砖烟囱出现倒塌500(354~707)25(19~35)X骑自行车的人会摔倒，处不稳状态的人会摔出几尺远，有抛起感倒塌——大部倒塌，不堪修复0.71~0.90山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥破坏，大多数烟囱从根部破坏1000(708~1414)100(72~141)XI毁灭0.91~1.00地震断裂延续很长，山崩常见，基岩上的拱桥XII地面剧烈变化，山河改观中国地震烈度表(1980)中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG《中国地震烈度表（1980）》使用说用（1）烈度VI度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的感觉仅供参考；X度应结合建筑物或构筑物的破坏程度，并根据地表现象来确定；XI、XII度的评定，需要专门研究。（2）“一般房屋”在《中国地震烈度表（1980）》中指土构架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗震设计的新式砖房。由于我国城市目前一般都已设防，有的乡村也开始设防，烈度表中的“一般房屋”一般已不普遍，调查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映，给出合理的烈度值。对于质量特别差或特别好的房屋，可根据具体情况，对表列各烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低。（3）“人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉。（4）表中震害指数是对上述“一般房屋”而言。“完好”为0，“毁灭”为1，中间按表列震害程度分级。平均震害指数是对所有房屋的震害指数的总平均值而言，可以用普查或抽查的方法确定之。（5）使用本表时可根据地区具体情况，作出临时的补充规定。（6）烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱。（7）表中数量词的说明：个别：10％以下；少数：10％～50％；多数：50％～70％；大多数：70％～90％；普遍：90％以上。（8）对重要的工业设施，如桥梁、重要车间、高层建筑、巷道等，要进行专门的调查，在调查中应结合设防情况进行评估。1、地震相关概念中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG等烈度线图在同一次地震下，破坏程度相同的各点的连线等烈度线的几何特征等震线图上最内一根等震线的长轴方向就是断层断层面的走向。当极震区两侧的等震线基本对称时，断层面近乎直立，当等震线不对称时，断层面向波及得宽的那个方向倾斜，不对称性愈显著，说明断层面愈缓。地表断层和裂缝一般认为：大地震时在地面产生的地震断层和变形带的走向代表了震源断层面的走向。1、地震相关概念中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG2、地震的成因近代关于地震形成机理的假说（1）断层说：地壳岩体中能量积累到一定程度就会在地层的薄弱地带-断层附近以快速应变的形式释放。（2）岩浆冲击说：地壳深部岩浆运动时产生巨大推力，当局部地段围岩强度较低时，岩浆就会突破围岩而引发地震。（4）温度应力说：地壳内温度的不均匀分布会引发岩浆运动，并使应力场发生变化，在局部地段发生地震。（5）黏滑说：地壳中的深部断层可能在较低应力作用下滑动，每一次错动释放一小部分总应变能，余下的则被断层面上动摩擦力平衡，继续积累应力，为下一次地震提供能量。（3）相变说：处于一定深度的压力环境中的地壳和地幔物质，当环境条件改变时，产生快速相变，引起体积和密度快速变化，从而产生对周围岩体产生快速压力或张力，产生地震波。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG2、地震的成因现代关于地震形成机理的板块理论（1）板块边缘地震的形成理论：把全球岩石圈划分为6大板块（欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、印度板块、非洲板块、南极洲板块）。板块与板块的交界处，是地壳活动比较活跃的地带，也是火山、地震较为集中的地带。（2）大陆动力学层流构造说：李德威等。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG2、地震的成因地球上的地震大多分布地壳现代活动强烈的构造带，特别是一些活动断裂带的较特殊的部位上，原因是这些构造带阻隔了构造应力的传导有利于能量的积累。当地应力强度超过岩层强度时，岩层会突然断裂、错动和弹跳，而释放能量产生剧烈振动，引起地面变形。水平应力和垂直应力的差异大的地震主要发生在水平或近水平应力占优势的构造带；如控制中国面积和华北地区大的地震活动构造带。水平应力与垂直应力相等或垂直应力大于水平应力的地区，地震活动的频率强度小。如中国华南地区、俄罗斯的乌拉尔、印度和澳洲大陆。地震的力学成因中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG2、地震的成因应力集中现象一般情况下，活动断裂特别在其有利于构造应力集中的部位，往往是地震最活跃的地区：①活动断裂带的转折突出部位；②活动断裂带的两端；③活动断裂带交叉的部位；④断层面不平滑的活动断裂。中国地质大学环境学院SchoolofEnvironmentalStudies-CUG2、地震的成因水库的蓄水抽液对地震的诱发作用抽取地下流体注液的诱发作用深井注液地下采矿诱发地震核试验诱发地震人类的其他活动也可以产生地震。比如高速公路上巨大的交通事故，以及由于修筑道路、隧道、开采进行的爆破作业等都可以诱发地震。人为诱发地震的关键，往往