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普通地质学资源与地球科学学院沈玉林E-mail:yulinsh@sohu.com第七章地震和地球内部构造•地震概述•地震波和地震仪•地震的强度•地震的分布•地震预报与预防•地球的内部构造普通地质学1976年7月28日，河北省唐山、丰南一带发生7.8级强烈地震。唐山市河北矿冶学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁、东头框架幸存（为唐山地震重点保护遗迹之一）。地震是一种快速、短暂、突发的构造运动。地球的快速颤动/大地的振动。第一节地震概述震后又遭海啸袭击的惨状震后的仙台机场海啸来袭时的场面海啸引起的漩涡第一节地震概述第一节地震概述地震发生在70公里以内的称为浅源地震；70－300公里为中源地震；300公里以上为深源地震。目前有记录的最深震源达720公里1、震源与震源深度震源是地球内发生地震的地方。震源深度是指震源垂直向上到地表的距离是震源深度。第一节地震概述一、地震的相关术语2、震中震源上方正对着的地面称为震中。震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区。震中到地面上任一点的距离叫震中距离（简称震中距）。第一节地震概述一、地震的相关术语震中距在100公里以内的称为地方震；在1000公里以内称为近震；大于1000公里称为远震。3、震源距与等震线第一节地震概述一、地震的相关术语震源距震源到地震台的距离。等震线同一地震在地面引起相等破坏程度（称烈度）的各点的连线。发震时代：现代地震、历史地质、古地震。按照地震的不同成因，可以把地震划分为五类：1)构造地震：构造地震发生的原因，是地下岩层受地应力的作用。当所受的地应力太大，岩层不能承受时，就会发生突然、快速破裂或错动。岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波，当地震波传到地表时，就会引起地面的震动。世界上85%－90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属构造地震。2)火山地震：由于火山爆发引起的地震。3)陷落地震：由于地层陷落引起的地震。4)水库地震：由于水库蓄水、放水引起库区发生地震。5)人工地震：由于核爆炸、开炮等人为活动引起的地震。第一节地震概述二、地震的类型第一节地震概述二、地震的类型•构造地震发生过程岩石受力后发生弹性变形岩石受力增大后破裂和位移地表建筑物受到破坏第一节地震概述第二节地震波和地震仪一、地震波的类型纵波（P波）：质点作前后运动，物质呈疏密变化。速度最快，破坏力较弱。横波（S波）：质点振动方向与波前进方向垂直。速度次快，破坏力较强。1、体波第二节地震波和地震仪一、地震波的类型勒夫波（L波）：是振动平行于层的地震横波在物质层中干涉叠加，并在物质层中传播的波。由于振动平行于地面，结果导致地面发生一种蛇形状前进的横向波动。2、面波由纵波和横波在地表相遇后激发产生的。瑞利波（L波）：类似于质点作圆周式振动的水波。速度最慢，破坏力最大。第二节地震波和地震仪二、地震仪横波与纵波波速及记录的关系第二节地震波和地震仪二、地震仪利用三个地震台站进行震中定位第二节地震波和地震仪二、地震仪第三节地震的强度•地震烈度•地震震级•地震序列普通地质学指地震对地面和建筑物的破坏程度（与地震释放的能量大小、震源深度、建筑物质量、地基的牢固程度等有关）。我国将其划分为12度。小于3度——震感弱，只有仪器能记录到；3–5度——有震感，睡觉的人惊醒，吊灯摆动，无破坏；6度——器物倾倒，房屋有轻微破坏；7～8度——房屋严重破坏，地面裂缝，人畜大量伤亡；9～10度——房倒屋塌，地面破坏严重；11～12度——毁灭性的破坏，房屋普遍倒塌，山崩地裂。一、地震烈度第三节地震的强度地震强度是衡量地震大小的尺度。指地震绝对强度的等级。二、地震震级第三节地震的强度ME（尔格）ME（尔格）12.0×101366.3×102026.3×101472.0×102232.0×101686.3×102346.3×10178.53.6×102452.0×101992.0×1025ME5.118.1log三、地震序列发生在同一地质构造带或同一震源体内，具有成因联系的一系列地震。前震：主震之前发生的震动主震：最大的一次震动余震：主震发生后的震动第四节地震的分布•世界地震带分布•中国地震带分布普通地质学环太平洋带洋中脊带洋中脊带地中海南亚带第四节地震的分布一、世界地震带的分布中国位于世界两大地震带—环太平洋地震带与地中海-印尼地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育。20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政区以外所有的省、自治区、直辖市。a、南北向地震带b、华南地震带c、华北地震带d、西部地震带e、东北地震带第四节地震的分布二、我国地震带的分布我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上:①台湾省及其附近海域；②西南地区，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；④华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾；⑤东南沿海的广东、福建等地。我国的台湾省位于环太平洋地震带上，西藏、新疆、云南、四川、青海等省区位于喜马拉雅-地中海地震带上，其他省区处于相关的地震带上。第四节地震的分布二、我国地震带的分布项目起止年份7级以上地震死亡人数(万)备注第一次1895～190610次～资料不全第二次1920～193412次25～30第三次1946～195514次1～2主要在青藏地区活动第四次1966～197614次27第五次1988～？？活跃期将持续到21世纪20世纪中国大陆5次地震活跃期统计表第四节地震的分布二、我国地震带的分布昆仑山口西，01.11.14，Ms8.1玛尼，1997-11-8，Ms7.5于田，2008-3-19，Ms7.3汶川，2008-5-12，Ms8.0玉树，2010-4-17，Ms7.1喀喇昆仑山，1996-11-19，Ms7.1通过对大量资料的统计研究，地震活动在时间上的分布是不均匀的，有一段时间发生地震较多，震级较大，称为地震活跃期（高潮）；另一段时间发生地震较少，震级较小，称为地震活动平静期（低潮），可见地震活动存在着周期性。地震活动的周期与地震能量的聚累和释放过程有关。大地震释放的能量大，需要积累的时间长，因而一个地区发生一次大地震，往往有一段相当长的平静时间。而在地震活跃期，其间就要发生多次大地震。第四节地震的分布二、我国地震带的分布1、直接灾害建筑物与构筑物的破坏。如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等等。地面破坏。如地面裂缝、塌陷，喷水冒砂等。山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等。第四节地震的分布三、地震灾害2、海啸海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，造成沿海地区的破坏。第四节地震的分布三、地震灾害具备条件：①震级足够大、浅源；②海岸临近深海；③震源断裂的错动方式为上下方向为主的运动3、次生灾害有时，次生灾害所造成的伤亡和损失，比直接灾害还大。1932年日本关东大地震，直接因地震倒塌的房屋仅1万幢，而地震时失火却烧毁了70万幢。地震引起的次生灾害主要有：火灾：由震后火源失控引起；水灾：由水坝决口或山崩壅塞河道等引起；毒气泄漏：由建筑物或装置破坏等引起；瘟疫：由震后生存环境的严重破坏引起。第四节地震的分布三、地震灾害中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。1900年以来，中国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%；1949年以来，100多次破坏性地震袭击了22个省（自治区、直辖市），其中涉及东部地区14个省份，造成27万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的54%，地震成灾面积达30多万平方公里，房屋倒塌达700万间。地震及其他自然灾害的严重性构成中国的基本国情之一。震级Ms≥5.0Ms≥6.0Ms≥7.0地震次数243次50次7次1988年以来中国大陆地区地震统计（注：截至1997年5月）第四节地震的分布三、地震灾害唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。第四节地震的分布三、地震灾害1999年9月21日凌晨1时47分，台湾省南投县集集发生7.6级大地震，震源深度10公里左右。该区有许多活断层，开始是“双冬断层”发生活动，同时牵动相邻的车笼埔断层的大规模滑动，导致断层沿岸地区的灾难性破坏，大部分地段被夷为平地。死亡2329人，伤8722人，失踪39人，倒塌各种建筑9909栋，严重破坏7575栋，受灾人口250万，灾民32万，财产损失92亿美元。2001年1月14日1时32分31.6秒，萨尔瓦多发生Ms8.0级地震。第四节地震的分布三、地震灾害2001年1月26日上午8时46分（北京时间11时16分36.4秒），印度西北部古吉拉特邦发生一次里氏7.9级强烈地震。地震发生后已发生了196次余震。第四节地震的分布1999年8月17日3时土耳其西部伊兹米特市发生7.8级强烈地震，震源深度17公里第四节地震的分布三、地震灾害龙门山四川盆地龙门山中段不仅是龙门山构造带上地形坡度最大的地方，也是整个青藏高原东缘地形坡度最大的地方汶川地震发震构造特征内力地质作用——地震作用第四节地震的分布第五节地震的预报与预防•地震的预报•地震对策普通地质学张衡（公元78－139年），是我国古代杰出的科学家。他在数学、天文、地震等方面，都有突出的成就。公元138年3月1日，这台地动仪西方的龙嘴张开了，铜球“铛”的一声落到蛤蟆嘴里，测知洛阳以西发生地震。几天以后，信使飞马来报，距离洛阳以西一千多里的陇西（甘肃东南部）发生了大地震，使朝廷内外“皆服其妙”。公元132年，在京师(河南洛阳)太史令张衡发明了世界上第一架地震仪，可观测到发生地震的时间和方位。一、地震的预报近代地震仪在1880年才制成，它的原理和张衡地动仪基本相似，但在时间上却晚了1700多年。第五节地震的预报与预防一、地震的预报第五节地震的预报与预防预测地震发生的时间、地点和强度，进行的工作：地震地质调查：用于中长期预报工作小震活动规律：小规模地震是大地震的先兆之一测量地表形态变化：利用地表变形预报地震观察地下水的变化：地下水水位等的变化也是地震的先兆之一研究地磁场的变化：地磁场的变化也是地震的先兆之一观察动植物的异常反应：动物异常反应的变化也是地震的先兆之一地声和地光：地声和地光的出现也是地震的先兆之一扩容现象的研究：岩石体积的扩大（微裂隙产生）也是地震的先兆之一以监测地壳运动，预测预报地震为主要任务的中国地壳运动观测网络，目前在全国有25个基准台，56个基本站，1000个区域站，一个数据中心。利用GPS进行全国范围有重点的观测，其中基准台作定期观测，区域站作不定观测。由于采用了先进的科学技术和手段--GPS观测和数据处理系统，中国地壳运动观测网络具备了大范围测量、高精度、高时空分辨率的能力，在设备规模与性能上也具备了相当的规模，能够及时精确地获取地壳运动信息，成为国际一流水平的观测网络中心。一、地震的预报第五节地震的预报与预防震前预测、预报和预防对策震时与震后早期的救灾对策震后晚期的恢复与重建家园二、地震的对策第五节地震的预报与预防第六节地球的内部构造•地球内部圈层的主要界面•地球内部圈层的特征•均衡原理普通地质学地球具有同心圈层构造，以地表为界分外部圈层和内部圈层一、地球内部圈层的主要界面第六节地球的内部构造确定依据：地震波波速的变化(P、S波在地球内部的传播与物质成分、物理状态有关：密度越高速度越快;界面处要发生反射和折射;液体介质中S波不能通过,P波则要降低速度)。一、地球内部圈层的主要界面第六节地球的内部构造南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇(Mohorovicic，1857－1936)1909年研究萨拉布地区一次地震时发现在地下33km处地震波的波速发生了明显的变化，由原来的6～7km/s突变到8km/s，说明组成物质明显不同。莫霍面1、莫霍面持续研究发现，这一界面具有全球性，并经证实是地壳和地幔的分界线。因此，该不连续面称为莫霍面。莫霍面在大陆地区深度约在20～70km左右，大洋地区7～8km