概論-地球物理2

1地球科學(xué)概論-地球物理學(xué)地球科學(xué)概論地球物理學(xué)IntroductiontoGeophysics教員：王彥賓

地球物理學(xué)系2012-2013學(xué)年第一學(xué)期2地震學(xué)與地球內(nèi)部物理SeismologyandPhysicsoftheEarthInterior3地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)4地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)5地震學(xué)的起源地震是活動的地球表現(xiàn)出來的一種自然現(xiàn)象。地球在整個(gè)地質(zhì)時(shí)期都經(jīng)受過地震，在人類文字記載之前，活動斷層上的古地震標(biāo)志顯示出地質(zhì)歷史上的地震活動。

6地震學(xué)的起源人類關(guān)于地震的文字記載可追溯到過去的幾千年。在中國，學(xué)者們曾從很早以前的歷代王朝文獻(xiàn)、文學(xué)作品及其他來源得到地震證據(jù)。最早的可追溯到公元前1831年的山東省地震，據(jù)《竹書記年》記載：“夏帝發(fā)七年（公元前1831年）泰山震”。從公元前780年起中國北部的地震記載就已經(jīng)相當(dāng)完整了。更早的地震文字記載包括象形文字記載是在中東和阿拉伯，在這些地區(qū)，我們可以把地震記載追溯到公元前40世紀(jì)。在記載中，地震給人們的印象就是一場災(zāi)難。大的地震導(dǎo)致歷史上一些最重大的災(zāi)害，沒有其它自然現(xiàn)象能在那樣大的面積、那樣短的時(shí)間里，造成如此大的破壞。地震甚至能使山川道路等地貌全然改觀，其威力可見一斑。

7地震學(xué)的起源根據(jù)考證，古代世界的七大奇跡都?xì)в诘卣馂?zāi)害。8地震學(xué)的起源地震到底是怎么回事？這是人們一直在思考、探索的問題。在古代世界很多地震區(qū)人民對地震都有宗教性的解釋，對古代地震的許多引喻可在《圣經(jīng)》和當(dāng)時(shí)其他宗教著述中見到。古代日本人認(rèn)為是一種鯰魚的翻身造成了地震，印度人認(rèn)為是地下的大象發(fā)怒引發(fā)了地震，古代中國人則把地震歸因于抽象的“陰陽失調(diào)”，把地震與其他自然災(zāi)難聯(lián)系起來，諸如洪水、干旱和瘟疫等，并從超自然的關(guān)系中尋求原因。

9地震學(xué)的起源早在希臘科學(xué)發(fā)展的早期，其實(shí)踐者已開始考慮用地震的物理原因取代民間傳說和神話提示的神學(xué)原因。第一個(gè)這樣的論述是由希臘學(xué)者亞里士多德（Aristotle）（公元前384～322年）發(fā)起的。亞里士多德原理認(rèn)為地下洞穴將像暴風(fēng)雨云造成閃電一樣產(chǎn)生火。這股火將快速上升，如遇阻，將強(qiáng)烈爆發(fā)穿過圍巖，引起震動和聲響。古羅馬學(xué)者塞尼卡（Seneca）（公元前4年至公元65年）在其著作《自然界的問題》中提出他自己的地震成因解釋，其原理與他前輩的原理相反。他的著作部分地受到意大利公元63年大地震的啟示。塞尼卡推測震動是空氣尋路鉆入地下通道的結(jié)果。當(dāng)空氣受壓縮時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)暴，當(dāng)它們破土而出抵達(dá)地面時(shí)造成廣泛的破壞。風(fēng)/氣體模型的解釋持續(xù)到1700’s。

10地震學(xué)的起源真正對地震的科學(xué)認(rèn)識始于東漢陽嘉元年(公元132年)

張衡侯風(fēng)地動儀的出現(xiàn)。候風(fēng)地動儀是基于這樣一種對于地震的本質(zhì)性的科學(xué)理解，即地震是一種遠(yuǎn)方傳過來的地面震動。而這一概念建立了地震和地震波的直接聯(lián)系，這一概念直到18世紀(jì)才被西方科學(xué)家所重新確認(rèn)。候風(fēng)地動儀的出現(xiàn)以及它所基于的這樣一種科學(xué)思想實(shí)際上代表了地震科學(xué)的開始。11地震學(xué)的起源1755年里斯本地震是迄今歐洲最大的地震，這個(gè)地震在歐洲的許多地區(qū)都有感，里斯本建筑物倒伏嚴(yán)重，約6萬人死亡，這一地震對地震科學(xué)研究起了關(guān)鍵性的促進(jìn)作用。對這一地震的調(diào)查標(biāo)志著現(xiàn)代地震學(xué)研究的開始。首相斯巴迪恩·馬盧（SebastiaodeMelo)除了進(jìn)行重建外，還對各個(gè)教區(qū)因地震而影響的情況進(jìn)行了咨詢，問題包括：地震持續(xù)了多久？地震后出現(xiàn)了多少次余震？地震如何產(chǎn)生破壞？動物的表現(xiàn)有否不正常？水井內(nèi)有什么現(xiàn)象發(fā)生？當(dāng)時(shí)對這些問題的答案現(xiàn)在還存放于葡萄牙國家檔案館。因?yàn)轳R盧是第一個(gè)對地震的經(jīng)過和結(jié)果進(jìn)行客觀科學(xué)描述的人，他也被認(rèn)為是現(xiàn)代地震學(xué)的先驅(qū)。12地震學(xué)的起源里斯本地震是最早的現(xiàn)代“地震學(xué)之父”之一的英國工程師米歇爾（John

Michell）（1724～1793年）靈感的主要源泉。在1760年，雖然他對地震成因還沒有得到正確的認(rèn)識，但那時(shí)他寫的有關(guān)地震的研究報(bào)告中已試圖用牛頓的力學(xué)原理討論地震動。他相信“地震是地表以下幾英里巖體移動引起的波動”。他還把地震波分為兩類：迅速的震顫和接著而來的地面波狀起伏。米歇爾的一個(gè)重要結(jié)論是，地震波的速度能用地震波到達(dá)兩點(diǎn)之間的時(shí)間來實(shí)際測量。在審閱了見證人的報(bào)告之后，他計(jì)算出里斯本地震的波速約為500米/秒。即使米歇爾得到的數(shù)值未必準(zhǔn)確，但他首次作出這類計(jì)算的貢獻(xiàn)不可磨滅。13地震學(xué)的起源1

8世紀(jì)中期在牛頓力學(xué)影響下的科學(xué)家和工程師開始發(fā)表研究報(bào)告，把地震和穿過地球巖石的波聯(lián)系起來。19世紀(jì)理論上的發(fā)展包括：1821-1822：彈性力學(xué)基本方程的提出（NavierandCauchy）1830：Poisson通過計(jì)算證實(shí)均勻固體介質(zhì)中只能傳播兩種彈性波（P和S波）1859：愛爾蘭工程師羅伯特·馬萊對1857年意大利地震的野外研究為現(xiàn)代地震學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。馬萊作出了第一個(gè)現(xiàn)代地震目錄，超過6800條，給出地震的位置和影響。他推斷出地震波在不同物質(zhì)中傳播速度不同。人們首次清楚地理解地震波受其通過的不同類型巖石的物理性質(zhì)的影響。馬萊是第一個(gè)試圖通過觀測來確定地震位置的先驅(qū)。14地震學(xué)的起源1

883：美國地質(zhì)學(xué)家G.K.Gilbert發(fā)現(xiàn)地震與斷層的聯(lián)系。1887,1911：英國科學(xué)家LordRayleigh和A.E.H.Love發(fā)現(xiàn)沿自由表面存在的面波。1906：美國工程師H.F.Reid根據(jù)舊金山大地震的地表觀測提出震源的彈性回跳理論。15地震學(xué)的起源觀測儀器的發(fā)展：132年：東漢時(shí)期張衡發(fā)明了侯風(fēng)地動儀，138年記錄到發(fā)生在甘肅省內(nèi)的一次地震，可以說這是人類歷史上第一臺地震儀。1875年，意大利人FilippoCecchi發(fā)明了放大倍數(shù)僅2倍的兩分向地震儀。1879年，在日本任教的英國學(xué)者米爾恩(MilneJohn)和跟他一起來日本的格雷(GrayT.)和伊文(EwingJ.A.)同日本科學(xué)家合作，研制成功具有現(xiàn)代地震學(xué)意義，稱其為科學(xué)儀器的“擺式地震儀”。16地震學(xué)的起源觀測儀器的發(fā)展：1889年：德國Potsdam的擺式地震儀記錄到了日本發(fā)生的地震，這是第一個(gè)遠(yuǎn)震記錄。1898年：德國地震學(xué)家維歇爾特(E.Wiechert)研制了了帶阻尼的地震儀，記錄信號的帶寬有了進(jìn)一步提高。1906年，俄國地震學(xué)家伽利津(B.B.Galitzen)成功地研制出第一臺電磁式地震儀，并首次引入了電流計(jì)記錄。并在俄國建立了地震臺網(wǎng)。

1906年，分布在世界上的十幾臺地震儀記錄到美國舊金山大地震的地震圖。17地震學(xué)的起源20世紀(jì)初由于地震波的記錄和分析，使地震學(xué)從宏觀描述向數(shù)理科學(xué)的方向發(fā)展，擴(kuò)展了研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些分支學(xué)科，并有了多方面的應(yīng)用。發(fā)展形成為一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域。二十世紀(jì)是地震學(xué)全面、迅速發(fā)展的時(shí)期，其特征表現(xiàn)在：1、觀測儀器的精度不斷提高，觀測臺站的不斷增多2、觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量增多、質(zhì)量提高3、地震波傳播理論與震源理論的發(fā)展4、地震學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展5、對地球內(nèi)部物理認(rèn)識的不斷加深6、地震學(xué)研究的廣泛開展，中國、世界所有發(fā)達(dá)國家都在開展研究。7、行星地震學(xué)研究的開展18地震學(xué)的起源現(xiàn)代地震學(xué)在中國的發(fā)展：中國的現(xiàn)代地震學(xué)，是從19世紀(jì)末、20世紀(jì)初外國傳教士在中國領(lǐng)土上建立觀象臺、進(jìn)行地震觀測開始的。中國學(xué)者的地震研究開始于1917年安徽霍山地震和1918年廣東南澳地震。1920年寧夏海原地震的考察：翁文灝于1920年代發(fā)表的一系列關(guān)于地震構(gòu)造、歷史地震和地震前兆的論文，是中國近代地震研究的最早的論文。19地震學(xué)的起源現(xiàn)代地震學(xué)在中國的發(fā)展：1930年，在翁文灝主持下，中央地質(zhì)調(diào)查所在北京鷲峰建立地震觀象臺，使用外國儀器，由李善邦負(fù)責(zé)籌建和技術(shù)管理。1931年，在竺可楨主持下，中央研究院氣象研究所在南京北極閣建立地震臺，使用外國儀器，由金詠深負(fù)責(zé)籌建和技術(shù)管理。這兩個(gè)地震臺于1937年日軍侵華時(shí)中止記錄。1943年，遷往重慶北碚的李善邦自行設(shè)計(jì)制成“霓式”地震儀，建立北碚地震臺，這是當(dāng)時(shí)中國大陸唯一的地震臺，該臺于1946年遷往南京。20地震學(xué)的起源現(xiàn)代地震學(xué)在中國的發(fā)展：1946年，留學(xué)美國的傅承義在美國《地球物理》雜志上發(fā)表一系列關(guān)于地震波理論的論文，并因這些論文后來被《地球物理》雜志在“銀刊紀(jì)念”時(shí)評為經(jīng)典作者。傅承義于1947年回國，主持中央研究院氣象研究所的地震研究。20世紀(jì)前半葉是經(jīng)典地震學(xué)的創(chuàng)業(yè)時(shí)代，其主體結(jié)構(gòu)都是在這一期間形成的。由于中國當(dāng)時(shí)的社會環(huán)境，除地震波理論中的一些問題之外，中國實(shí)際上沒有、也不可能對當(dāng)時(shí)世界地震學(xué)的發(fā)展做出與一個(gè)“地震大國”相匹配的貢獻(xiàn)。21地震學(xué)的起源現(xiàn)代地震學(xué)在中國的發(fā)展：1953年，中國科學(xué)院地震工作委員會成立，由李四光、竺可楨任正副主任。1953開始陸續(xù)在北京地質(zhì)學(xué)院(1953年)、北京大學(xué)(1956年)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(1958年)等高等院校開始地球物理專業(yè)人才的培養(yǎng)。1966年河北邢臺地震后，在周恩來總理主持下，國家科委組織中國科學(xué)院、石油部、地質(zhì)部、國家測繪總局等單位以及一些高等院校進(jìn)行現(xiàn)場觀測，開展地震預(yù)測研究。我國大規(guī)模的地震預(yù)測研究自此開始。1969年，在周恩來主持下，成立了中央地震工作小組。1971年成立了國家地震局(1998年改為中國地震局)。22地震學(xué)的起源現(xiàn)代地震學(xué)在中國的發(fā)展：1975年，主要以前震信息、地球物理場的異常信息和宏觀異常信息為基礎(chǔ)，中國地震專家對2月4日遼寧海城7．3級地震做出了成功的臨震預(yù)報(bào)，有效地避免了傷亡和損失。這次地震的預(yù)報(bào)被認(rèn)為是人類歷史上第一次具有科學(xué)意義和社會效益的成功的強(qiáng)震預(yù)報(bào)。。從1970年代末，中國開始參加國際大地測量和地球物理學(xué)聯(lián)合會(IUGG)以及國際地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)協(xié)會(IASPEI)的活動。1978年以后，中國地震研究逐步開始全方位的對外開放，并在國際地震研究中發(fā)揮愈加積極的作用。中國專家在聯(lián)合國組織的“國際減災(zāi)十年計(jì)劃”(IDNDR)等國際科技合作計(jì)劃中發(fā)揮了重要作用。23地震學(xué)的起源現(xiàn)代地震學(xué)在中國的發(fā)展：1990年代，由中國和其他亞洲國家的地震專家發(fā)起，成立了IASPEI亞洲地震委員會(ASC)。1996年ASC在唐山正式宣告成立，ASC秘書處從成立起一直設(shè)在中國。從1980年代起，中國向國外大量派遣留學(xué)人員和訪問學(xué)者，留學(xué)、訪問回國的學(xué)者中的很多人，后來成為中國地震研究的骨干。旅居海外的華人、華僑學(xué)者，在地震學(xué)研究和中外地震科技交流方面也做出了重要貢獻(xiàn)。24地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)25地震學(xué)的定義：根據(jù)中國大百科全書的地震學(xué)（Seismology）條目（傅承義，1985）：研究固體地球的震動和有關(guān)現(xiàn)象的一門科學(xué)，固體地球物理學(xué)的一個(gè)重要分支。它不僅研究天然地震，也研究某些人為的或自然因素造成的（如地下爆炸、巖漿沖擊、巖洞塌陷等）地的震動。26地震學(xué)的定義：根據(jù)QuantitativeSeismology(2ndEdition,byAki-Richards,2002):

“SeismologyisthescientificstudyofmechanicalvibrationsoftheEarth.Quantitativeseismologyisbasedondatacalledseismograms,whicharerecordingsofthevibrations,whichinturnmaybecausedarteriallybyman-madeexplosions,orcausednaturallybyearthquakesandvolcaniceruptions.”27地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)28地震學(xué)的研究內(nèi)容：1、通過解釋地震圖，來揭示：地球（包括其他天體）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（深部、淺部）地震震源過程、機(jī)理地震引起的地面震動火山、礦山塌陷、核爆炸以及其他任何引起地表震動的現(xiàn)象（或事件）。。。。。。2、以多學(xué)科的方法與手段研究天然地震現(xiàn)象本身，認(rèn)識地震、火山、海嘯等災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理，為減輕、抵御、乃至最終預(yù)測地震災(zāi)害29地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)30地震波的傳播：31地震波的傳播：現(xiàn)代地震學(xué)的創(chuàng)始人之一，俄國地震學(xué)家伽利津(B.B.Galitzen)有一句名言，“可以把一次地震比作一盞明燈，它點(diǎn)燃的時(shí)間雖短，但可照亮地球的內(nèi)部”。這盞明燈的光線就是地震波。地震波：由地震震源發(fā)出的在地球介質(zhì)中傳播的彈性波。地震發(fā)生時(shí)，震源區(qū)的介質(zhì)發(fā)生急速的破裂和運(yùn)動，這種擾動構(gòu)成一個(gè)波源。由于地球介質(zhì)的連續(xù)性，這種波動就向地球內(nèi)部及表層各處傳播開去，形成了連續(xù)介質(zhì)中的彈性波。

32連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基本概念

“連續(xù)介質(zhì)”假設(shè)：我們所要研究的對象包含大量的“微觀粒子”（質(zhì)點(diǎn)），宏觀上把它視為“連續(xù)體”，即：它的物理性質(zhì)是連續(xù)變化的。利用“微元分析”的方法，將牛頓力學(xué)用于該“連續(xù)”介質(zhì)，從而建立連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基本方程（偏微分方程）。根據(jù)宏觀實(shí)驗(yàn)規(guī)律，建立“本構(gòu)方程”。聯(lián)立求解“連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基本方程”與“本構(gòu)方程”。33

xyzdV=dxdydz

微元（dV）既是“宏觀”的概念(包含大量的微觀“粒子”）；也是“微觀”的概念（與所研究問題的特征尺度相比），在宏觀上可以被當(dāng)作“質(zhì)點(diǎn)”處理；假定（質(zhì)點(diǎn)）牛頓定律在微元適用。34彈性體介質(zhì)的彈性性質(zhì)(elastic)：DLs未加載

加載卸載35應(yīng)力、應(yīng)變及廣義胡克定律hDhAF截面積：作用在A上的拉力胡克定律：在彈性限度內(nèi)，物體的形變跟引起形變的外力成正比。

應(yīng)力：應(yīng)變：36

xyz(x,y,z)

一般情況下，物體的變形用位移場或形變場描述。

因此，一般情況下的應(yīng)變用位移場來描述。37

一個(gè)簡單例子（一維情況）

xx+Dxxx+Dxu(x)x+Dx+u(x+Dx)x+uFDx38彈性波動方程一維彈性縱波波動方程xx+DxDxx體積元所受到的和力：體積元的慣性力：39一維彈性縱波波動方程(1)

利用牛頓定律得到：（一維彈性動力學(xué)方程）結(jié)合胡克定律得到：（)E：介質(zhì)的彈性模量40一維彈性縱波波動方程（2）

其中，41一維彈性橫波波動方程(1)x體積元所受到的和力：體積元的慣性力：zDirectionofpropagationSheardisplacementFzw(x)w(x+dx)xAFzz-axisx-axisxx+dx42一維彈性橫波波動方程(1)

利用牛頓定律得到：（一維彈性動力學(xué)方程）結(jié)合胡克定律得到：（)μ：介質(zhì)的剪切模量43一維彈性橫波波動方程（2）

其中，44地震波在無界彈性介質(zhì)中，存在兩種基本類型的彈性波：縱波（Longitudinalwave,orCompressionalwave)--質(zhì)點(diǎn)振動方向與振動（能量）傳播方向一致

--傳播速度為：(2)

橫波（Transversewave,orShearwave)--質(zhì)點(diǎn)振動方向與振動（能量）傳播方向垂直

--傳播速度為：縱波速度比橫波速度大（一般為：）因此，在地震記錄上縱波總是首先到達(dá)。所以，縱波也被稱為P波（Primarywave）

橫波也被稱為S波（Secondarywave）45縱波橫波46縱波橫波47

在一定的邊界條件下，彈性波動方程還給出面波和自由振蕩解。當(dāng)P波和S波到達(dá)地球的自由面時(shí)，在一定條件下會產(chǎn)生沿地球表面?zhèn)鞑サ拿娌ǎ娌òㄈ鹄ǎ≧ayleighwave）和勒夫波（Lovewave）兩種。勒夫波和瑞利波的速度總比P波小，與S波的速度相等或小一些。48面波的類型

Rayleigh波Rayleigh波Love波Rayleigh波勒夫波的質(zhì)點(diǎn)偏振方向與傳播方向垂直，為水平方向的剪切運(yùn)動方式。瑞利波的質(zhì)點(diǎn)偏振在沿傳播方向的平面內(nèi)，呈現(xiàn)與傳播方向相反的橢圓運(yùn)動軌跡。49面波的類型

Love波Rayleigh波50地球自由振蕩(FreeOscillationoftheEarth)

環(huán)型振蕩球型振蕩51地球自由振蕩(FreeOscillationoftheEarth)

0S0:?balloon?or?

breathing

?:radialonly(20.5minutes)0S2

:?football?mode(Fundamental,53.9minutes)0S3

:(25.7minutes)0S29

:(4.5minutes)......Rem:0S1=translation...52地球自由振蕩(FreeOscillationoftheEarth)

1T2

(12.6minutes)0T2

:?twisting?mode(44.2minutes,observedin1989withanextensometer)0T3(28.4minutes)Rem:0T1=rotation

0T0=notexisting53一個(gè)近震的地震圖，地震圖也被稱為地震記錄54一個(gè)遠(yuǎn)震的地震圖，可以看到體波和面波55印尼地震的遠(yuǎn)震地震圖，可以看到自由震蕩波形56地震波傳播

地震波與其它波動現(xiàn)象（如，光波、電磁波）一樣，有反射、透射、衍射、散射等現(xiàn)象；也滿足：惠更斯原理（Huygens’Principle)和費(fèi)爾馬原理（Fermat’sPrinciple)。但控制地震波傳播的最基本原理仍是牛頓定律，即：牛頓定律在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的表達(dá)形式57費(fèi)爾馬原理

（Fermat’sPrinciple）光學(xué)中的Fermat定理：

“光在介質(zhì)中傳播的路徑為走時(shí)（travel-time)最小的路徑”地震學(xué)中的Fermat定理：

地震波在介質(zhì)中傳播的路徑為走時(shí)最小的路徑.

地震學(xué)中的Fermat定理不是永遠(yuǎn)成立，是高頻情況下地震波波動方程的漸近解。58地震射線(SeismicRay)能量束，能量分布呈高斯分布（GaussianBeam)能量束的寬度（d）反比于頻率（f）：

d當(dāng)時(shí)，能量束成為“線”（射線）59非均勻介質(zhì)中的地震射線

射線（Ray)60Fermat原理在地震學(xué)中的應(yīng)用（1）

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Snell定律入射波（IncidentWave）反射波（ReflectedWave）透射波（TransmittedWave）Snell定律：61射線AOB的走時(shí)為：Fermat原理Fermat原理Snell定律Fermat原理Snell定律（1）反射點(diǎn)x應(yīng)使t大到最小值。即：rhABLxL-xV2V1o62rhABLxL-xV2V1o射線AOB的走時(shí)為：Fermat原理Fermat原理Snell定律Fermat原理Snell定律（2）反射點(diǎn)x應(yīng)使t大到最小值。即：63射線參數(shù)

p

是射線參數(shù)。對于給定的射線,射線參數(shù)是一常數(shù)，即在射線傳播過程中保持不便。646566臨界透射當(dāng)V2

>V1

時(shí),存在臨界角滿足：即：問題：此時(shí)射線參數(shù)為何值？67首波的射線參數(shù)68ABV2V1oABV2V1oV2>V1存在臨界角

,滿足:

ABV2V1OPV2首波,側(cè)面波（Headwave）6970地震波走時(shí)方程走時(shí)方程：

T-X

關(guān)系71反射波的走時(shí)方程（1）72反射波的走時(shí)方程（2）

走時(shí)方程：T-X

關(guān)系T0X073直達(dá)波的走時(shí)方程V1XsXTSlope=dT/dX=1/V174首波的走時(shí)方程走時(shí)方程：T-X

關(guān)系75直達(dá)波、反射波和首波76多層介質(zhì)、垂向連續(xù)變化介質(zhì)中地震波的射線XXzVz77zVzHX多層介質(zhì)、垂向連續(xù)變化介質(zhì)中地震波的射線78球?qū)ΨQ介質(zhì)中的地震射線79球?qū)ΨQ介質(zhì)中Snell定律dr1r2oCAB80球?qū)ΨQ介質(zhì)中Snell定律dr1r2oCAB在射線傳播過程中是一不變量。（射線參數(shù)）注意：球?qū)ΨQ介質(zhì)中的射線參數(shù)與垂向變化介質(zhì)中的射線參數(shù)不同。8182介質(zhì)存在高速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線時(shí)(間)(震中)距曲線走時(shí)方程83介質(zhì)存在低速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線84介質(zhì)存在高速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線85介質(zhì)存在低速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線86地球深部構(gòu)造及地震射線87地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)PREM模型88地殼構(gòu)造及地震射線地殼震相:Pg、PmP、Pn89地殼構(gòu)造及地震射線90上地幔構(gòu)造及地震射線91下地幔、地核構(gòu)造及地震射線震相：

PSpsKIJci92下地幔、地核構(gòu)造及地震射線93下地幔、地核構(gòu)造及地震射線94下地幔、地核構(gòu)造及地震射線P波影區(qū)PwaveshadowzoneS波影區(qū)Swaveshadowzone95地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)非均勻性與地震波傳播96地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)非均勻性與地震波傳播97地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)非均勻性與地震波傳播98地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)非均勻性與地震波傳播99地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)非均勻性與地震波傳播100地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)101地震儀原理與地震圖張衡地動計(jì)(Seismoscope)102103地震儀(Seismometer)104105現(xiàn)代地震儀106地震圖(Seismograms)＊地震圖也被稱為地震記錄107108第一個(gè)遠(yuǎn)震記錄：在德國Potsdam記錄到的日本發(fā)生的地震1091906年舊金山地震記錄110

全球地震臺網(wǎng)GSN

(GlobalSeismicNetwork)由128個(gè)超寬頻帶數(shù)字式觀測臺組成為研究地球構(gòu)造與地震而設(shè)立的極高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)地震臺

111112地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)113地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震波傳播速度：P波S波地震波旅行時(shí)間推斷的波傳播速度隨深度變化可以給出地球介質(zhì)參數(shù)隨深度的變化，進(jìn)而推斷地球內(nèi)部溫度、壓力、物質(zhì)組成隨深度的變化。地震波在界面上的反射、透射可以在地震圖上記錄到，根據(jù)觀測地震圖，可以推斷地球內(nèi)部界面的深度與物理性質(zhì)變化。114地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定1151906年：外核的發(fā)現(xiàn)(Oldham）1161909年：莫霍面的發(fā)現(xiàn)(Mohorovicic）1171909年：莫霍面的發(fā)現(xiàn)(Mohorovicic）1181913年：古登堡古面的發(fā)現(xiàn)(Gutenberg）1191936年：內(nèi)核的發(fā)現(xiàn)(IngeLehmann）1201939年：Jerffreys-Bullen理論走時(shí)曲線1211977年：地震層析成像

(Aki,Christofferson,Husebye)1221981年：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)PREM模型1231991年：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)(IASPEI91)模型124地震層析成像(SeismicTomography)醫(yī)學(xué)上的CT:

ComputerizedTomography地震學(xué)上的CT:

SeismicTomography

三維速度結(jié)構(gòu)（3Dvelocitystructure)Aki,Christofferson,Husebye(1977)----ACH方法125地震層析成像(SeismicTomography)126地震層析成像(SeismicTomography)127北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像128北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像129北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像130北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像131北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像132北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像133134135地震層析成像(SeismicTomography)射線理論面波自由振蕩136137核幔邊界結(jié)構(gòu)確定138核幔邊界結(jié)構(gòu)確定139北京異?！癇eijinganomaly”-地幔結(jié)構(gòu)確定140地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)141Description&MeasurementofEarthquake震源(focus,hypocenter)：震源深度(focaldepth):震源距(hypocenterdistance):震中(epicenter)：震中距(epicenterdistance):地震震級(Magnitude):地震烈度(Intensity):142Description&MeasurementofEarthquake震源(focus,hypocenter)：是地球內(nèi)發(fā)生地震的地方。震源深度(focaldepth):震源垂直向上到地表的距離是震源深度。

震源距(hypocenterdistance):地面上受地震影響的任何一點(diǎn)到震源的距離，稱為震源距離（簡稱震源距）。143Description&MeasurementofEarthquake震中(epicenter)：震源上方正對著的地面的地方稱為震中。震中距(epicenterdistance):地面上受地震影響的任何一點(diǎn)到震中的距離，稱為震中距離（簡稱震中距）。144Description&MeasurementofEarthquake地震震級(Magnitude):地震震級是描述地震大小的一種基本參數(shù)，它代表地震本身的強(qiáng)度或所釋放的能量大小。地震烈度(Intensity):用來衡量某一地點(diǎn)地震動或震害強(qiáng)烈程度的一種標(biāo)尺，通常把地震對地面所造成的破壞或影響的程度叫地震烈度。它表示地震時(shí)某地點(diǎn)地面的地震動和所受震害程度。

145HypocenterdistanceEpicenterdistance震中距hypocenter震源震中震源距146LocationofEpicenter147地震震級(Magnitude):體波震級(RichterScale):面波震級:地震矩震級:A的單位微米()148地震震級(Magnitude):體波震級(RichterScale):面波震級:地震矩震級:A的單位微米()149地震震級(Magnitude):弱震：震級小于3級的地震；有感地震：震級等于或大于3級、小于或等于⒋5級的地震；中強(qiáng)震：震級大于⒋5級，小于6級的地震；強(qiáng)震：震級等于或大于6級的地震。其中震級大于或等于8級的又稱為巨大地震。3級以下的地震人無感覺，稱為微震；5級以上的地震具有不同程度的破壞性，稱為破壞性地震。汶川地震：Ms8.0

里氏震級與能量的關(guān)系LogE=11.8+1.5M

里氏震級能量(ergs)倍數(shù)12.0X10133126.3X101432.0X10163146.3X101752.0X10193166.3X102072.0X10223186.3X1023150地震烈度（Intensity)

中國地震烈度表烈度Ⅰ人的感覺無感大多數(shù)房屋震害程度

平均震害指數(shù)

其他現(xiàn)象

加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

烈度Ⅱ人的感覺室內(nèi)個(gè)別靜止中大多數(shù)房屋震害程度

平均震害指數(shù)

其他現(xiàn)象

加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

151地震烈度（Intensity)

中國地震烈度表烈度Ⅲ人的感覺室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺大多數(shù)房屋震害程度門、窗輕微作響平均震害指數(shù)

其他現(xiàn)象懸掛物微動加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

烈度IV人的感覺室內(nèi)多數(shù)人感覺；室外少數(shù)人感覺；少數(shù)人夢中驚醒大多數(shù)房屋震害程度門、窗作響平均震害指數(shù)

其他現(xiàn)象懸掛物明顯擺動，器皿作響加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

152地震烈度（Intensity)

中國地震烈度表烈度V人的感覺室內(nèi)普遍感覺；室外多數(shù)人感覺；多數(shù)人夢中驚醒大多數(shù)房屋震害程度門客、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細(xì)裂縫平均震害指數(shù)

其他現(xiàn)象不穩(wěn)定器物翻倒加速度，mm/s2(水平向)

310

（220-440）速度，mm/s2(水平向)

30

（20-40）烈度Ⅵ人的感覺驚慌失措，倉惶逃出大多數(shù)房屋震害程度損壞---個(gè)別磚瓦掉落、墻體微細(xì)裂縫平均震害指數(shù)0-0.1其他現(xiàn)象河岸和松軟土上出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫、掉頭加速度，mm/s2(水平向)

630

（450-890）速度，mm/s2(水平向)

60

（50-90）153地震烈度（Intensity)

中國地震烈度表烈度Ⅶ人的感覺大多數(shù)人倉惶逃出大多數(shù)房屋震害程度輕度破壞---局部破壞、開裂，但不妨礙使用平均震害指數(shù)0.11-0.30其他現(xiàn)象河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞加速度，mm/s2(水平向)

1250

（900-1770）速度，mm/s2(水平向)

130

（100-180）烈度Ⅷ人的感覺搖晃顛簸，行走困難大多數(shù)房屋震害程度中等破壞-結(jié)構(gòu)受損，需要修理平均震害指數(shù)0.31-0.50其他現(xiàn)象干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴(yán)重破壞加速度，mm/s2(水平向)

2500

（1780-3530）速度，mm/s2(水平向)

250

（190-350）154地震烈度（Intensity)

中國地震烈度表烈度Ⅸ人的感覺坐立不穩(wěn)；行動的人可能摔跤大多數(shù)房屋震害程度嚴(yán)重破壞-墻體龜裂，局部倒塌，復(fù)修困難平均震害指數(shù)0.51-0.70其他現(xiàn)象干硬土上有許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出現(xiàn)裂縫?；?、坍方常見。磚煙囪出現(xiàn)倒塌加速度，mm/s2(水平向)

5000

（3540-7070）速度，mm/s2(水平向)

500

（360-710）烈度X人的感覺X騎自行車的人會摔倒；處于不穩(wěn)狀態(tài)的人會掉出幾尺遠(yuǎn)；有拋起感大多數(shù)房屋震害程度倒塌-大部倒塌，不堪修復(fù)平均震害指數(shù)0.71-0.90其他現(xiàn)象山崩和地震斷裂出現(xiàn)?；鶐r上的拱橋破壞。大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀加速度，mm/s2(水平向)

10000

(7080-14140)速度，mm/s2(水平向)

1000

(720-1410)155地震烈度（Intensity)

中國地震烈度表烈度Ⅺ人的感覺

大多數(shù)房屋震害程度毀滅平均震害指數(shù)0.91-1.00其他現(xiàn)象地震斷裂延續(xù)很長。山崩常見?；鶐r上拱橋毀壞加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

烈度Ⅻ人的感覺

大多數(shù)房屋震害程度

平均震害指數(shù)

其他現(xiàn)象地面劇烈變化，山河改觀加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

156地震烈度（Intensity)157地震烈度（Intensity)158地震烈度（Intensity)159震級最大烈度160地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)161彈性回跳理論及其提出地震是由地下巖石的突然斷裂而造成的，地球內(nèi)部的不斷運(yùn)動造成地殼大規(guī)模變形是地震的根源，沿地震斷裂面的突然滑移是地震波能量輻射的直接原因。1906年發(fā)生的舊金山大地震，為理解什么是地震提供了直接的觀測事實(shí)。

美國工程師里德（Reid）根據(jù)這些該地震觀測結(jié)果，提出了地震的彈性回跳假說：地球深部的作用力使地震活動區(qū)巖石產(chǎn)生變形，隨時(shí)間增加變形漸漸變大。這種變形在很大程度上，起碼在大約千年尺度上，是彈性變形。舊金山地震前，包括圣安德烈斯斷層在內(nèi)的廣大區(qū)域發(fā)生彈性變形，積聚了彈性能量，地震時(shí)，圣安德烈斯斷層發(fā)生錯(cuò)動，釋放了積聚的能量，整個(gè)區(qū)域又回到原來的狀態(tài)。162地震震源彈性回跳理論(ElasticReboundTheory)：163地震震源彈性回跳理論(ElasticReboundTheory)：跨圣安德列斯斷層的籬笆在1906年舊金山地震之后發(fā)生3米的錯(cuò)動。164震源輻射圖案（RadiationPattern):構(gòu)造地震震源：

地球介質(zhì)剪切破裂左旋斷裂與右旋斷裂165初動（FirstMotion)166167震源機(jī)制解

FocalMechanismSolution168震源機(jī)制解正斷層逆斷層169震源機(jī)制解走滑斷層170震源機(jī)制解與板塊邊界171震源機(jī)制解與板塊邊界172震源機(jī)制解與板塊邊界大洋中脊（正斷層）俯沖帶（逆斷層）轉(zhuǎn)換帶（走滑斷層）173震源機(jī)制解與板塊邊界174震源機(jī)制解與板塊邊界175震源機(jī)制解與板塊邊界176地震學(xué)對大地構(gòu)造學(xué)說的確立做出了重要貢獻(xiàn)177復(fù)雜震源過程178復(fù)雜震源過程179汶川地震復(fù)雜震源過程180地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)181防震減災(zāi)地震預(yù)測：地震危險(xiǎn)性預(yù)測：抗震工程：工程地震學(xué)：地震工程學(xué)：182地震預(yù)測地震三要素：時(shí)間－空間－強(qiáng)度成功的地震預(yù)測：準(zhǔn)確地預(yù)測出地震的三要素183地震預(yù)測我國是聯(lián)合國教科文組織認(rèn)定的唯一對大地震作出過成功短臨預(yù)報(bào)的國家。1975年2月，我們成功地預(yù)報(bào)了遼寧海城7.3級地震，拯救了成千上萬人的生命。此外，我們對1976年松潘—平武間的7.2、6.7、7.2級地震，1976年鹽源一寧蒗間的6.7、6.4級地震，以及1998年寧蒗6.2級震群型地震等許多破壞性地震，也都作過不同程度的預(yù)報(bào)，取得了比較好的社會效益。但是，1976年的唐山7.8級大地震和2008年的汶川8.0級地震及其它不少破壞性地震，我們卻沒有作出預(yù)報(bào)。在世界上其它國家，包括象美國、日本等發(fā)達(dá)國家在內(nèi)，地震預(yù)報(bào)也仍然處于探索階段，地震預(yù)報(bào)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有做到象天氣預(yù)報(bào)那樣準(zhǔn)確。

184地震預(yù)測長期預(yù)報(bào)：十幾年至百年左右可能發(fā)生的地震;中期預(yù)報(bào)：幾個(gè)月至幾年可能發(fā)生的地震;短期預(yù)報(bào)：幾天至幾個(gè)月可能發(fā)生的地震;臨震預(yù)報(bào)：幾小時(shí)至幾天可能發(fā)生的地震。預(yù)報(bào)地震是人們長期的愿望，但由于地震是在地下發(fā)生的，不能直接觀察，更由于影響因素十分復(fù)雜，因此尚未完全解決，有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)。1851995-2001年全球4級以上地震震中分布圖

全球三個(gè)主要地震帶：環(huán)太平洋地震帶，歐亞地震帶，大洋海嶺地震帶和東非裂谷地震帶。地震主要發(fā)生在洋脊和裂谷、海溝、轉(zhuǎn)換斷層和大陸內(nèi)部的古板塊邊緣等構(gòu)造活動帶。186187我國地處全球兩大地震帶之間，是一個(gè)多地震國家，地震帶主要分布在：東南—臺灣和福建沿海一帶，華北—太行山沿線和京津唐渤地區(qū)，西南—青藏高原、云南和四川西部，西北—新疆和陜甘寧部分地區(qū)。中國是個(gè)多地震的國家188中國是個(gè)多地震的國家據(jù)歷史記載，幾乎各省都曾發(fā)生過破壞性地震。20世紀(jì)全世界發(fā)生的7級以上強(qiáng)震中，中國大陸占35%，有3次震級為8.5級以上的巨大地震發(fā)生在中國大陸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球10次死亡人數(shù)超過萬人的大地震中，總死亡人數(shù)達(dá)百萬，其中發(fā)生在我國的4次大震中死亡的人數(shù)占55%。所以，我國是世界上地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。1891901975年2月4日海城7.3級大地震.死亡人數(shù)為1328人，是無地震警報(bào)和疏散居民情況下預(yù)期死亡人數(shù)的10%。

191地震危險(xiǎn)性預(yù)測本地震烈度區(qū)劃圖上所標(biāo)示的地震烈度值，系指在50年期限內(nèi)，一般場地條件下，可能遭遇超越概率為10％的烈度值。該烈度值稱為地震基本烈度。192地震危險(xiǎn)性預(yù)測193地震小區(qū)劃地震小區(qū)劃是指在城市或工程場區(qū)范圍內(nèi)，反映局部工程地震條件下地震破壞作用差異的地震安全性評價(jià)成果。該成果是城市和工程場區(qū)編制土地利用規(guī)劃、制定防震減災(zāi)對策的基礎(chǔ)資料，也是城市和工程場區(qū)內(nèi)新建工程項(xiàng)目確定抗震設(shè)防要求的依據(jù)。地震小區(qū)劃包括地震動小區(qū)劃和地震地質(zhì)災(zāi)害小區(qū)劃。這些研究成果不僅依賴于對場地和區(qū)域地震與地質(zhì)環(huán)境條件的研究；更重要的是必須建立在對場區(qū)范圍內(nèi)局部工程地震條件的詳細(xì)勘探與測試的基礎(chǔ)上。其中，地震動小區(qū)劃應(yīng)包括加速度峰值和反應(yīng)譜小區(qū)劃；地震地質(zhì)災(zāi)害小區(qū)劃應(yīng)包括砂土液化、軟土震陷、地震斷層、地震滑坡等內(nèi)容。

194地震小區(qū)劃195地震小區(qū)劃各建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、工程咨詢單位、施工圖審查機(jī)構(gòu)，市、區(qū)有關(guān)管理部門:

為進(jìn)一步提高我市建設(shè)工程的抗震設(shè)防能力,保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，根據(jù)《中華人民共和國防震減災(zāi)法》、《地震安全性評價(jià)管理?xiàng)l例》（國務(wù)院令第323號）、《建設(shè)工程抗震設(shè)防要求管理規(guī)定》（中國地震局令第7號）和《湖北省工程建設(shè)場地地震安全性評價(jià)管理辦法》（省政府令第183號）,并結(jié)合我市實(shí)際，現(xiàn)就進(jìn)一步加強(qiáng)我市建設(shè)工程抗震設(shè)防要求管理的有關(guān)規(guī)定，通知如下:

一、凡在我市行政區(qū)域內(nèi)新建、擴(kuò)建、改建的建設(shè)工程（含土木工程、建筑工程、線路管道和設(shè)備安裝工程）,必須達(dá)到抗震設(shè)防要求,并按國家有關(guān)抗震設(shè)防規(guī)定、規(guī)范進(jìn)行勘察、設(shè)計(jì)和施工。

二、我市主城規(guī)劃區(qū)范圍以內(nèi)的一般建設(shè)工程,必須按照國家批準(zhǔn)的“武漢市主城規(guī)劃區(qū)地震動參數(shù)小區(qū)劃”結(jié)果進(jìn)行抗震設(shè)防；主城規(guī)劃區(qū)范圍以外的一般建設(shè)工程按“中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖”(GB18306-2001)確定的抗震設(shè)防要求進(jìn)行抗震設(shè)防。

三、我市主城規(guī)劃區(qū)按工程地質(zhì)等情況，劃分為ⅠA、ⅠB、ⅡA、ⅡB、ⅡC、ⅢA、ⅢB七個(gè)設(shè)計(jì)地震動參數(shù)分區(qū)(詳見附件：“武漢市主城規(guī)劃區(qū)地震動參數(shù)小區(qū)劃圖”)，其中Ⅰ表示剝蝕丘陵區(qū)、Ⅱ表示老粘性土和隱伏老粘性土區(qū)、Ⅲ表示一般粘性土和淤泥質(zhì)土區(qū)，A、B、C表示同一區(qū)中不同地震動參數(shù)分區(qū)，以上各區(qū)對應(yīng)的基本地震烈度均為Ⅵ度。各分區(qū)對應(yīng)于50年超越概率63%、10%和2%的地表水平向設(shè)計(jì)地震動峰值加速度及加速度反應(yīng)譜(5%阻尼比)參數(shù)值如下表所示。

196設(shè)定地震模擬(Scenarioearthquakesimulation)197設(shè)定地震模擬(Scenarioearthquakesimulation)198設(shè)定地震模擬(Scenarioearthquakesimulation)199地震學(xué)是現(xiàn)代地球科學(xué)中年輕的、重要的學(xué)科200地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)地震學(xué)的起源地震學(xué)的定義地震學(xué)的研究內(nèi)容地震波及其傳播地震儀原理與地震圖地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的確定地震的描述地震的產(chǎn)生地震預(yù)報(bào)工程地震勘探地震學(xué)201勘探地震學(xué)是勘探地球物理學(xué)的一個(gè)分支，它運(yùn)用地震學(xué)理論和方法研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過觀測和分析大地對人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探是鉆探前勘測石油與天然氣資源的重要手段，在煤田、某些金屬框得勘查和工程地質(zhì)勘查、區(qū)域地質(zhì)研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域：勘探和開發(fā)利用石油與天然氣、地?zé)豳Y源、金屬與非金屬礦藏、預(yù)測與預(yù)防（或防治）諸如地震、火山、滑坡及巖爆等、自然災(zāi)害、保護(hù)與監(jiān)測地球生態(tài)環(huán)境、…地球物理勘探（特別是地震勘探），對資源的開發(fā)和利用起到了關(guān)鍵作用勘探地震學(xué)202天然地震學(xué)：

被動源方法（passivesourcemethod），觀測天然地震產(chǎn)生的地震波場。研究對象的尺度很大（幾百到幾千公里，甚至全部地球）?？碧降卣饘W(xué)：主動源方法（activesourcemethod），利用人工震源（人工爆破、空氣槍等）將信號傳入地下，然后記錄傳回地表的地震波場。研究對象的尺度較?。◣装倜椎綆坠锘驇资?、幾百公里）?？碧降卣饘W(xué)203勘探地震學(xué)的起源1851年：愛爾蘭工程師羅伯特·馬萊（RobertMallet）用炸藥激發(fā)的人工地震波來測量彈性波在地殼中的傳播速度。這可以說是地震勘探方法的萌芽。在第一次世界大戰(zhàn)期間，交戰(zhàn)雙方都曾利用重炮后坐力產(chǎn)生的地震波來確定對方的炮位。幾位有關(guān)的人員后來都成為地震勘探方法的開拓者。

1913年左右：反射法地震勘探起源，加拿大發(fā)明家費(fèi)森登（R.Fessenden）的提出反射地震學(xué)的想法，進(jìn)行了嘗試工作,但當(dāng)時(shí)在技術(shù)上尚未達(dá)到能夠?qū)嶋H應(yīng)用的水平。1917年，他申請了該方法的專利并在第一次世界大戰(zhàn)期間用于探測潛艇。204勘探地震學(xué)的起源1916年：德國地球物理學(xué)家明特羅普（LudgerMintrop）設(shè)計(jì)出一種地震儀，申請了專利，其測量精度使得地震勘探從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和精度上成為可能。1921年，他開辦了一個(gè)名為Seismos（地震的希臘語）的公司。Seismos使用這種技術(shù)為全球的石油公司鑒別可能含有石油的巖層。1921年：美國俄克拉何馬大學(xué)地球物理學(xué)家卡切爾(J.C.Karcher)把反射法投入實(shí)際應(yīng)用，在俄克拉何馬州首次記錄到人工地震造成的清晰的反射波。1920年他和他人合作成立了地質(zhì)工程公司。205勘探地震學(xué)的起源1930：根據(jù)反射法地震勘探的結(jié)果,在美國俄克拉何馬地區(qū)發(fā)現(xiàn)了3個(gè)油田，從此反射法進(jìn)入了工業(yè)應(yīng)用的階段。

1919年：折射法的實(shí)際應(yīng)用開始于德國人明特羅普（LudgerMintrop），他于1919年申請到折射法的專利。從1924年開始的幾年內(nèi)，利用折射法在墨西哥灣沿岸地區(qū)發(fā)現(xiàn)了很多鹽丘(一種儲油構(gòu)造),其中有不少已成為高產(chǎn)油田。20世紀(jì)30年代末：蘇聯(lián)Г.А.甘布爾采夫等吸收了反射法的記錄技術(shù)對折射法作了相應(yīng)的改進(jìn)。早期的折射法只能記錄最先到達(dá)的折射波；改進(jìn)后的折射法還可記錄后到的各個(gè)折射波，并可更細(xì)致地研究波形特征。中國于1951年開始正式進(jìn)行地震勘探工作。206勘探地震學(xué)的作用現(xiàn)在的石油業(yè)，無論是采油的，煉油的，還是銷油的，都能掙到可觀的利潤，沒有那種產(chǎn)品能夠完全替代石油及石油衍生產(chǎn)品。

內(nèi)燃機(jī)的誕生，使石油第一次成為動力源，成為推動人類文明不可替代的動力能。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，內(nèi)燃機(jī)被普遍用于火車、汽車、飛機(jī)與輪船，大大刺激了對石油的需求。二戰(zhàn)后汽車進(jìn)入家庭，石油業(yè)步入黃金時(shí)期，年需求量以6%的速度持續(xù)遞增，加上化工業(yè)的興起和發(fā)展，使石油成為今天人類賴以生存的基礎(chǔ)。

2008年全球500強(qiáng)企業(yè)前10名：1、美國?？松梨?ExxonMobil)，石油和石化，2、中國石油，石油和石化，4、俄羅斯天然氣工業(yè)公司(Gazprom)，石油和石化，9、英國皇家荷蘭/殼牌集團(tuán)，石油和天然氣。207勘探地震學(xué)的作用中國石油需求：在經(jīng)濟(jì)持續(xù)強(qiáng)勁增長的推動下，中國油氣產(chǎn)業(yè)在過去十年中發(fā)展十分迅猛。目前中國是世界上僅次于美國的第二大石油消費(fèi)國，石油消費(fèi)量約占全球總消費(fèi)量的9%。盡管中國的油氣儲備十分龐大，但是需求的迅猛增長和相對不足的生產(chǎn)水平使中國從1994年就成為石油凈進(jìn)口國。2004年，進(jìn)口原油的數(shù)量占中國全年石油消費(fèi)量的40%，這一比率還可能繼續(xù)上升。208勘探地震學(xué)的作用容易找到的石油都找到了，剩下的60%石油，由于地質(zhì)更復(fù)雜，隱蔽性更強(qiáng)，常規(guī)勘探技術(shù)已解決不了，必須用最先進(jìn)的技術(shù)才能找到。地震勘探技術(shù)當(dāng)之無愧成為油氣藏勘探主角。地震勘探技術(shù)是當(dāng)今發(fā)現(xiàn)新油氣資源的重要手段，巖石物理技術(shù)是了解地下巖石和液體聲波響應(yīng)的最有效途徑，地震巖石物理技術(shù)有效地將地震勘探與巖石物理研究緊密聯(lián)系起來，成為油氣地球物理勘探的關(guān)鍵基礎(chǔ)研究領(lǐng)域之一，并于近十年來成功地推動了地震勘探技術(shù)的快速發(fā)展。幾乎所有的石油公司都依賴地震勘探資料來確定勘探和開發(fā)井位。三維地震勘探技術(shù)能提供豐富的地質(zhì)細(xì)節(jié)，極大地發(fā)掘了油藏工程的潛力。在我國，自大慶油田