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1、第一章 基础知识第一节 有关的地学概念一、地球及其内部结构 从太空上看，有一颗美丽的蓝色星球，这就是我们的家园地球(图1.1.1）。地球平均半径6370km左右，在围绕太阳公转的同时，地球还围绕自身的轴线自转，并图1.1.1 太空中看到的地球由此形成了春夏秋冬四季和昼夜的更迭。地球内部由表及里可分为:地壳、地幔、地核三个圈层（地幔又分为上地幔和下地幔、地核又分为外核和内核）。形象地讲，地球的内部就像一个煮熟了的鸡蛋(图1.1.2)。图1.1.2 地球内部构造示意图1、地壳：好比是外面一层薄薄的蛋壳。是固体地球的最外一圈，主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的硬壳， 其范围从地表到莫霍面（地壳与
2、地幔的分界面），厚度变化较大。大洋地壳较薄，平均厚6km，最薄处不到5km。大陆地壳较厚，平均厚35km，最厚处可达70km（我国青藏高原）。 整个地壳平均厚33km。 2、地幔：好比是蛋白。位于莫霍面和古登堡面（地幔与地核的分界面，距地表大约2900km）之间。以1000km深度为界，地幔可分为上地幔和下地幔。上地幔岩石处于塑性流动状态，称为“软流圈，下地幔岩石为固态。3、地核：好比是最里边的蛋黄。位于古登堡面以下至地心部分，厚约3470km。在距地表约5100km处，地核又可为外核和内核。据推测，地核物质由铁、镍组成，温度和压力非常高，密度也非常大，内核密度可达9.9813kg/cm3。地
3、球从形成的那一刻起，就从来没有停止过运动。世界屋脊喜马拉雅山上的海洋生物化石，地下深处由植物生成的煤海，盘山公路边陡峻山崖上显示的地层弯曲与变形，以及地貌上显现的高山峻岭、平原湿地、沟壑裂谷、沙漠草原、冰川河流、湖泊海洋无不书写着亿万年来大地沧海桑田的变迁。二、板块构造地球最上层包括地壳在内的约100千米范围的岩石圈并不完整，像是打碎了仍然连在一起的鸡蛋壳，这些大小不等、拼接在一起的岩石层称为板块，它们各自在上地幔内的软流层上“漂浮”、运移，有的板块会俯冲到地幔内数百千米深的地方。1、 地球的六大板块地球上最大的板块有六块，分别是太平洋板块、欧亚板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极洲板块
4、。另外还有一些较小的板块，如菲律宾板块等（图1.1.3）。图1.1.3 地球上六大板块示意图2、中国的板块构造中国位于亚欧板块的东南部，周边分布的大小板块有太平洋板块、菲律宾板块、印度洋板块、西伯利亚板块等。中国大陆内部也可进一步划分出大小不同的板块。图1.1.4 中国大陆及周边的板块构造三、断层的概念断层是地下岩层沿一个破裂面或破裂带两侧发生相对位错的现象。岩石发生相对位移的破裂面称为断层面。以其在空间的延伸方位及其倾斜程度来描述的。一般以走向、倾向和倾角等数据表示，称为断层产状的三要素。断层面与岩层面的水平交线即为该断层的走向线，其两端所指的方向为断层的走向，可由两个相差180的方位角来表
5、示，如NE30与SW210。断层面与岩层面所夹的锐角即为断层的倾角。断层的倾角所指的方向的方位角就是断层的倾向。走向与倾向相差90。岩层被断层分开的两部分称为断层的盘，断层倾向所指的盘为上盘，另一盘为下盘（图1.1.5）。图1.1.5 断层要素的描述根据岩层错动方式的不同，断层可分为倾滑断层（两盘沿断层倾向相对上下错动）、走滑断层（两盘沿断层走向相对水平错动）（图1.1.6）。倾滑断层又可分为正断层（上盘相对下滑）、逆断层（上盘相对上冲）。走滑断层又可分为左旋走滑断层和右旋走滑断层。断层还可以根据岩层运动方式的不同，分为粘滑断层（突然快速滑动）和儒滑断层（缓慢连续滑动）等等。总之，人们为了研究
6、的方便，把断层分为多种类型，但在自然界中的断层往往是其复合类型，如左旋走滑正断层，右旋走滑逆断层等等。断层一般在上地壳最为明显，有的直接出露地表，有的则隐伏在地下，它们的规模也各不相同。图1.1.6 断层中岩层的错动地震往往是由断层活动引起的，是断层活动的一种表现形式，所以地震的发生与断层的活动关系十分密切。与地震发生关系最为密切的是在现代构造环境下曾有活动的那些断层，被称为活断层。走滑、粘滑的活断层的活动，一般会引发较大的地震。第二节 有关地震的知识一、地震及其相关概念为了讨论的方便首先介绍一下描述地震的几个概念（图1.2.1）。 图1.2.1 地震相关概念示意图1、地震：在古代又称为地动。
7、它就像台风、暴雨、洪水、雷爆、火山喷发、海啸、霜冻一样，是经常发生的灾害性自然现象。广义地说，就是无论何种原因所引起的地球表面的快速震动都叫地震。狭义而言，人们平时所说的地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表面的快速振动，进而形成灾害的地震。2、震源：地球内部直接产生破裂的地方（地下发生地震的地方）称为震源，它在横向和纵向上都有一定的范围，但研究地震时常把它看成为一个点。3、震中：震源在地表上投影，也就是地面上正对着震源的地方，称为震中，它实际上也是一个区域。根据地震仪记录测定的震中称为微观震中，用经纬度表示，根据地震宏观调查所确定的破坏力最大的地方称为宏观震中，是极震区的几何
8、中心，也用经纬度表示。宏观震中与微观震中往往并不重合。较早的地震，因为没有仪器记录，所谓的地震震中都是根据破坏程度而确定的地震宏观震中。4、震中距：从震中到地面上任意一点的距离叫做该点的震中距，通常用 “km” (公里)来表示，震中距越大，破坏力越小。5、震源距：从震源到地面上任意一点的距离叫做该点的震源距，通常用 “km” (公里)来表示，震源距越大，破坏力越小。6、震源深度：从震源到震中的距离叫震源深度，通常用 “km” (公里)来表示，震源深度越大，对地表的影响越小。7、地震波：地震发生时，将地下长期积累的能量以多种能量的形式释放出来，如热能、声能、光能、结构能、波动能量等等，其中对地表
9、产生影响的主要是结构能（有些较大地震会在地表产生破裂）和波动能量（地震时人们感觉到的地表振动）。这种地震波动能量，是震源处岩层发生快速破裂而产生的弹性波所携带，并向四处传播，这种弹性波就称为地震波。图1.2.2 地震波示意图地震波分为体波和面波。体波就是在岩石内部按三维空间向任意方向都可以传播的地震波。包括介质中质点的振动方向与波的传播方向一致的地震纵波（即P波）和介质中质点的振动方向与波的传播方向相垂直的地震横波（即S波）。面波是在较大震中距处，由于地震波传播到岩层表面或地表面所形成的沿岩层界面或地表面传播的地震波。包括纵向滚动传播的乐夫波（Love wave）和横向振动传播的瑞利波。地震纵
10、波传播的速度较快，地震横波的传播速度较纵波慢，地震面波的传播速度最慢。所以地震时，地震纵波总是先期到达地表，而地震横波往往落后一步，跟在横波后面的是地震面波。一般来讲，在地震震中区及其附近地区，地震时人们先是感觉到上下颠，过一会才会感觉到左右摇晃。地震横波振动幅度大，是震中及其附近地区造成建筑物破坏的主要原因。地震面波虽然传播的速度较慢，但衰减的非常慢，传播的比较远。在远离震中区的地方，往往感觉到的都是地震面波。在较大地震发生后，地震面波能对较大范围内的建筑物造成破坏。8、震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个度量地震大小的震级，是地震所释放能量的一个标度，是通过地震记录计算出来的。
11、震级与震源所释放的能量的关系，可用下式表达：lgE=11.8+1.5M式中，M为震级；E为地震能量，用焦（J）表示。根据上式，可推导出：即：地震震级每提高一级，地震能量提高约31.6倍。当前，最基本的震级标度有4种：地方性震级ML、体波震级(Mb和MB)、面波震级MS和矩震级MW。地方性震级ML是用1秒左右的S波(或Lg)的振幅来度量地震的大小。体波震级Mb和MB分别是用1 秒左右和用5 秒左右的地震体波振幅来度量地震的大小。面波震级MS是用浅源地震的20 秒左右的面波振幅度量地震的大小。矩震级MW是由基本的物理参数所计算的震级，描述了地震破裂面上滑动量的大小，一般通过波形反演的方法计算。四种
12、震级适用范围的区别：ML：测量范围400km内，震级2-6级。Mb: 深度16-100，震级4-7级。Ms：深度20-180，震级5-8级。MW：震级3.5，无上限限制。不同震级之间有换算的经验公式：ML=(1.17MB+0.67)/1.13ML=(MS+1.08)/1.13我国规定，对公众发布地震震级一律使用面波震级MS。在一些新闻报道中，往往不加区别地将它们笼统称之为“震级”或“里氏震级”，这就容易造成混乱。地震震级的计算精度与地震仪器的类型和记录的多少有关。较大地震发生后，为了减灾工作的安排和民众知情权的需要，首期公布的初定震级（速报震级）往往是根据有限的地震记录计算得到的，有可能存在一
13、定的误差，随着地震记录数的增加，可以进行修正，这就是震后震级修改的原因。9、地震烈度是对地震引起的地表震动及其对人、人工结构、自然环境影响的强弱程度的描述，不是一个物理量，但也间接反映了地震动本身的强弱程度。一次地震的不同地点有不同的烈度值。地震烈度受震级、震中距、震源距、震源深度、地质构造、场地条件等多种因素的影响。一般情况下，震级越大、震中距和震源距越小、震源深度越浅，地震烈度越高，反之亦然。我国实行12度地震烈度分级。简略描述如下：中国地震烈度表（简略）I度 人无感觉，仪器能记录到。II度 个别完全静止中的人能感觉到。III度 室内少数完全静止中的人能感觉到。IV度 室内大多数人感觉，室
14、外少数人感觉；悬挂物振动，门窗有轻微响声。V度 室内外多数人有感觉，梦中惊醒，家畜不宁，悬挂物明显摆动，液体从装满的器皿中溢出，门窗作响，尘土落下。VI度 很多人从室内跑出，行动不稳，器皿中液体剧烈动荡以至溅出，架上的书籍、器皿翻倒坠落，房屋有轻微损坏至部分损坏。VII度 自行车、汽车上人有感觉，房屋轻度破坏局部破坏、开裂，经小修或者不修可以继续使用，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水。VIII度 行走困难，房屋中等破坏结构受损，需要修复才能使用，少数破坏路基塌方，地下管道破裂，树梢折断。IX度 行动的人摔倒，房屋严重破坏结构严重破坏，局部倒塌修复困难，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲，滑坡塌方
15、常见。X度 处于不稳状的人会摔出，有抛起感，房屋大多数倒塌，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸。XI度 房屋普遍倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化，大量山崩滑坡。XII度 地面剧烈变化，山河改观所有建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化，动植物遭毁灭。10、地震三要素一次地震发生后，人们最关心的是什么时侯、在哪里、发生了多大的地震。所以，我们将地震的发震时刻、震中位置和震级称为地震的三要素。发震时刻就是地震发生的时间，一般分为当地时间和北京时间。震中位置即震中所在的地理位置，常用经度、纬度和当地地名来表示。震级就是发生地震后的计算震级，速报震级会有一定的误差。二、地震的分类：1、按地震成因不同分类构造地震：也就是我们通常所指的地震。在地壳运动的过程中，地壳的某些部位受到挤压、拉伸、旋扭等力的作用，在那些岩层比较脆弱的地方，就容易引起错动、破裂所形成的地震。这类地震发生的次数约占全球地震数的90以上。火山地震：由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等所引起的地震，它的影响范围一般较小，发生得也较少，约占全球地震数的7左右。塌陷地震：由于地层陷落引起的地震。例如，当地下岩洞或矿山采空区支撑不住顶部的压力，就会塌陷引起地震。这类地震更少，大约不到全球地震数的3左右。诱发地震：是由于水库蓄水、油田注水开采等人
