新大普通地質學課件07地震及地球內部構造

新疆地勘學院木合塔爾買買提第七章地震及地球內部構造第一節(jié)地震的基本概念一、地震概況

地震是巖石圈的快速顫動，是地殼運動的特殊形式。地震是一種常見的地質現(xiàn)象，全世界每年發(fā)生地震500多萬次，其中大部分是人們不易覺察的小地震，人們能感覺到的地震約5萬次，而且具強烈破壞性的地震，每年有十幾次左右，類似唐山大地震(7.8級)規(guī)模者更少。發(fā)生在海底的地震稱為海震，海震引起海浪的劇烈運動形成海嘯。

地震前兆：雞犬不寧、地下水漲落、地電、火光、塌陷。二、地震的類型地震雖然發(fā)生在一瞬間，但其孕育過程時間卻比較長，地震孕育過程就是巖石圈內的巖石內能逐漸積累的過程，或者叫地應力積累過程，當地應力積累超過了巖石所能承受的程度時，地應力(即內能)就要突然釋放，即巖石發(fā)生斷裂而引起地震。(一)地震按其發(fā)生的原因可分為三類：1.陷落地震---由地面塌陷和崩裂引起的地震3%2.火山地震---由火山活動引起的地震7%3.構造地震---由地殼運動引起的地震90%4.誘發(fā)地震—

一些人為地震，如人工爆破、水庫水、深井注水等引起的非自然地震。(二)世界上大多數地震和絕大多數大地震均屬于構造地震，構造地震約占地震的90%，分布在斷裂帶及其附近，破壞性強，由斷層活動引起。陷落地震多發(fā)生在石灰?guī)r地區(qū)，底下掏空，頂部塌落；火山地震局限于火山活動帶。(三)地震要素：1.震源：巖石圈內發(fā)生振動的地方，地震波從震源出發(fā)，向周圍傳播。2.震中：震源在地面的垂直投影，它可以看作是地面上的震動中心，破壞性強烈。3.震源深度：震源到震中的距離。震源深度一般為幾km--300km，最大700公里，按震源深度將地震分為：淺源地震---震源深度0--70km，大多數地震，占75%

中源地震---…………70—300km

深源地震---…………>300km4.震域：地面上地震波能傳到的區(qū)域，地震邊界難以確定，只能說成是人們能感覺到的震動區(qū)域，一般震源越深，震域越大。地震要素第二節(jié)地震波與地震儀一.地震波：由地震產生的彈性波.按傳播方式分二類三種.1.體波(bodywave)：地震時從震源發(fā)出并能在地球內部各方向傳播的彈性波.它包括地震縱波和橫波.1.1縱波(P波):為推進波(pushwave),如彈簧,質點振動方向與波的傳播方向一致;在固、液、氣體中均可傳播;它通過介質體積的變化而傳播,速度快,最先到達震中,引起地面最先發(fā)生上下振動.但破壞性較弱。

1.2橫波(S波):為剪切波(shearwave),如抖繩,質點振動方向與波的傳播方向垂直;只能在固體中傳播；它通過介質形態(tài)的變化而傳播,速度較慢,晚于縱波到達震中,引起地面前后左右振動.破壞性較強。

2.面波（L波):S波和P波在地表相遇激發(fā)產生的一種彈性波.僅沿地表面或彈性分界面?zhèn)鞑?不能傳入地下.特點是：波長大、振幅大、傳播慢、破壞性最大。二.地震儀(seismograph):記錄地震波的儀器1.侯風地動儀：東漢張衡（公元132年）發(fā)明(P77)。青銅，直徑八尺,形如酒壇。中心設中軸,四周為8條杠桿機制的龍,龍口各含一銅球,下有一蛤蟆張口承接。受某方地震波沖擊,立桿失去平衡,側向震波方向,使此方龍口張開,銅球落入蛤蟆口中,便知此方發(fā)生了地震。

特點:只能驗震,不能記錄2.地震儀：依據擺的原理設計。

儀器分二部分：拾震器(接受振動)、記錄器(記錄震動)。附件有:放大器,時鐘,報警器特點:既能驗震,又能記錄三.地震譜:地震儀記錄下來的起伏震動的曲線.曲線上S-P為時差(縱、橫波到達地震臺的時間差).1、利用S-P時距曲線,可求出震中和震中距Δ（P77,圖7-5）如有三個臺站，則可利用測得的三個震中距（XA、XB、XC),用交會法可求得震中:以XA、XB、XC為半徑作圓,可得交點。

2、利用走時表，也可求震中.每個S-P時間均對應有一個Δ;三點求震中方法同上。

3、根據出射角求震源深度。

4、震級公式：M=0.58I0+1.5（I0為震中烈度）

第三節(jié)

地震的強度一、地震震級

震級---表示地震能量大小的量度，震源放出能量越大，震級越大。由于一次地震釋放的能量是一定的，故無論什么地方測出來的震級都是相同的。lgE=A+BME--震級；A，B--常數；M--總能量二、地震烈度烈度---指地面及房屋建筑物遭受地震破壞的程度。烈度大，破壞性強。地震烈度的大小與震級大小、震源深度以及該地區(qū)的地質構造有關。1、同次地震，離震中越近的地方烈度越大；反之越小。2、相同震級的地震，震源淺，烈度大。3、同一次地震，離震中相同距離，斷裂發(fā)育，則烈度大；建筑物地基不堅實，破壞性強。等震線：地震烈度相等點的連線判斷烈度大小是根據人的感覺、家俱等物的震動情況、房屋建筑物破壞的情況，以及地面破壞情況等因素綜合考慮確定的，目前我國使用的是十二度烈度表。根據烈度大小，準備抗震救災工作。地震烈度與震級和到很遠深度關系第四節(jié)地震的地理分布一、世界地震地理分布：主要集中在四個地帶上：1.環(huán)太平洋地震帶(太平洋兩側島弧及海溝地帶)：最強的地震活動帶，80%淺源地震，90%中源地震，所有深源地震發(fā)生在這個帶內，占地震全部能量80%.新西蘭-印尼-臺灣-日本-勘察加半島-阿留申群島-阿拉斯加-美國西海岸-墨西哥-安第斯山-馬爾維拉斯群島-南喬治亞島2.地中海—印尼地震帶（阿爾卑斯--喜馬拉雅山地震帶）：(歐洲、非洲交界部分)：近東西向，占地震全部能量15%?！窦辛耸澜缟?5%的地震，主要是淺源、中源地震3.洋脊和轉換斷層地震帶：位于全球洋脊的軸部,全為淺源小地震4.大陸裂谷地震帶：(巖石圈板塊的邊界)二.我國地震的分布

1.鄰近環(huán)太平洋地震帶:東北,華北,華南,臺灣,華東沿海?！駷橹?淺源地震,但東北有深源地震。

●華北為古老剛性地殼,不震則已,一震則大震。

華南為較年青破裂型地殼,能量不易集中,故大震極少。2.西北-西南地震帶:塔里木、喜馬拉雅、川西-滇東。

●為新構造強烈活動區(qū),屬地中海-印尼帶?！穸喟l(fā)生在盆地與高山的交接帶?！駷橹?淺源地震,震級較大,5-7級常見。第五節(jié)地震預報與預防一、地震預報地震預報內容一般有三個：時間、地點、強度（發(fā)生何種震級的地震）。地震發(fā)生時間的預報分為：1、中長期預報：是數年以上時間跨度的預報，主要通過地震和地質情況的調查研究來實施。（1）根據地震活動規(guī)律預測1011-1076:活躍65年→1077-1289:平靜212年→1290-1368:活躍78年→1369-1483:平靜114年→1484-1730:活躍246年→1731-1811:平靜80年→1812-現(xiàn)在:預計活躍200年（至2012年）

規(guī)律:活躍期越來越長，平靜期越來越短.（2）地震地質調查預測

確定地震危險地帶（活斷層帶）。2、短期預報：是指1-2年時間跨度的預報，這即要靠地震和地質情況的研究查究，還要靠運用各種監(jiān)測手段。●地面變形測量（衛(wèi)星激光距離測量）●地應力測量

●地球物理測量：a、地磁場：巖石的壓磁效應出現(xiàn)的地磁場變化。b、電阻率：巖石承受力達到破壞所需力的一半時，會產生裂隙，使體積增加。造成擴容,電阻率增加。●地聲地光

●地下水變化、水面變化、井水化學成分變化;泥砂上噴;氡氣量變化。●動植物異常（竹林開花,雞飛狗叫,鼠蟲亂竄）●地球物理測量：a、地磁場：巖石的壓磁效應出現(xiàn)的地磁場變化。b、電阻率：巖石承受力達到破壞所需力的一半時，會產生裂隙，使體積增加。造成擴容,電阻率增加?！竦卣鹨?guī)律：小震后有大震、大震后有余震。3、震前預報：主要靠運用各種監(jiān)測手段。地點和強度的預報主要根據歷史地震的資料和地質情況，做出地震區(qū)劃圖、畫出地震危險區(qū)，并指出危險程度。二、地震預防主要在于提高建筑物的抗震能力。在設計與施工中應根據地震區(qū)劃的資料作出相應的抗震措施，特別是大型礦山、水庫、重大工程設施以及工業(yè)建設等要嚴格符合抗震要求。抗震建筑物的實質在于加強建筑物的整體性、結構的牢固程度及地基的穩(wěn)定性。三.海嘯(tsunami)1、定義:海底突然局部變動，引起海水大幅度升降，形成巨大波浪的現(xiàn)象.地震可以產生海嘯.2、特征：1937年前蘇勘察加半島,浪高達64米、波峰距100公里、速度700-800公里/小時3、破壞：破壞力極大.1960年智利地震產生海嘯，700公里/小時傳至日本，沖進海港，將碼頭淹沒，房屋沖跨，將魚船“開運丸”號沖上陸地，壓倒民房.4、原因：海底斷裂活動，引起地震;或海底火山口崩塌,或海底斜坡上沉積物的大規(guī)?；瑒?、地點：與地形、構造環(huán)境有關.海岸臨近深海,大能量的海水洶涌上岸（智利、日本）;喇叭形海灣、四周都是海洋的地方如夏威夷，極易受海嘯影響.6、我國：影響較小.一是近岸有寬闊的大陸架，摩擦作用大,海嘯能量被消耗,二是島嶼起屏障作用.

注意:錢塘江大潮與潮汐有關,不是海嘯.四.地震利用1地震層析:寬頻帶高分辨率地震波接收儀,研究深部構造2地震勘探,尋找石油3地震能量能否應用？第五節(jié)地球的內部構造

一、地球內部構造及主要界面(見P82)

（一）確定依據：地震波波速的變化(P、S波在地球內部的傳播與物質成分、物理狀態(tài)有關：密度越高速度越快;介面處要發(fā)生反射和折射;液體介質中S波不能通過,P波則要降低速度).

（二）地球內部重要界面:1.康拉德面(Si-Al/Si-Mg界面):～10km深處

2.莫霍面(～33km深處),

3.低速帶或軟流圈(60-250km之間;青藏150-400km之間),

4.200間斷面(413km處,相變過渡帶,密度和波速增加)

5.上下地幔界面(?):670km或984km深處,

6.古登堡面(幔核界面):2898km,

7.萊曼面(固內核-液外核間過渡帶):4703-5154km.二.地球內部各圈層的物質成分及其狀態(tài)

(見P84)1.地殼(Crust):大洋厚7-8km;大陸平均35km,喜山最厚70km.●Si-Al層（A′層:大陸地殼）成分相當于花崗巖（沉積巖、火成巖、變質巖）;P波6/秒;密度2.7.陸殼變形復雜，陸核形成很老.2億年前的地層大都分布在陸殼中.

——————康拉德面——————————●Si-Mg層（A″層:大洋地殼）成分相當玄武巖（輝長巖）；P波7/秒；密度2.9；缺少花崗巖———————33km（莫霍面）——————2.地幔(Mantle):成分相當于為超鎂鐵巖.2.1上地幔:B′層,固態(tài),～30km厚.A’+A’’+B’=巖石圈鐵鎂鈣含量高;P波速度為8km/秒;火山巖中的包裹體和模擬實驗得出:橄欖石55%+輝石35%+石榴子石10%=“輝石橄欖巖”(與上地幔相同)——60km（大洋區(qū)）或150km（大陸區(qū)）——

B″層,平均60-250km,此200km為軟流圈,玄武巖漿源;P波速7.8km/秒1-10%的物質呈熔融狀態(tài)，強度小、波速低、可緩慢流動.—413km:相變過渡帶,密度和波速增加,稱震中距200間斷面———C′層:固相帶,密度更大,使橄欖石分解為FeO、SiO、MgO。C″層,成分和物相無變化,密度和波速隨深度加大而加大.

——670或984km————2.2下地幔:鐵鎂含量更高D′層,除波速密度外，情況不明.D″層,除波速密度外，情況不明.

———2898km（古登堡面）———3.地核占地球質量的1/3；密度極大（10-11）；成分推測為鐵與少量鎳、硫混合物。

E層(外核):液態(tài)（P波陰影區(qū)是由于界面折射,而S波陰影區(qū)是由于不能通過橫波）F層(來曼面:內外核過渡帶)—————G層(內核):固態(tài)—————6371km(地心)——————

地球層圈結構圖解地球內部結構構造小結1地球的內部形態(tài)層圈狀：地殼+上地幔頂部=巖石圈→軟流圈→固相上地幔→固相下地?！?/p>