地震概论第一章

第一节什么是地震学？第二节地震学的研究范围和主要的研究方面

第三节地震学的基本名词和概念第四节古代人类对地震的认识第五节地震学发展简史

第一章地震学的研究范围和历史

作者：赵克常

地震是一种自然现象。全球每年发生500万次地震，人们可以感觉的仅占1%，造成严重破坏的7级以上的大地震约有18次，8级以上的特大地震1~2次。全世界有6亿多人生活在强震带上，上个世纪约有200万人死于地震，预计二十一世纪将有约1500万人死于地震。我国是个多地震国家，20世纪以来，我国发生了800多次6级以上的地震，平均每年约8次；历史记载全球死亡超过20万人的地震有6次，其中在中国就有4次。地震有两面性，虽然是一种自然灾害，但人们对地球内部的了解主要来自地震给我们带来的信息，地震相当于一盏照亮地球内部结构的明灯。

作者：赵克常海啸后金枪鱼散落在街头。这次海啸发生在1992年12月12日，是由一次造成2000多人死亡的地震引起的作者：赵克常

艺术家对旧金山市政厅于1906年地震和大火灾后惨状的描绘

作者：赵克常1906年旧金山地震后火灾蔓延前后萨克拉门托的情景

（a）4月18日星期三旧金山地震后火势扩展以前的俯视

萨克拉门托大街作者：赵克常（b）火灾之后的邻近市场街作者：赵克常1906年地震以后斯坦福大学未加固的砖石建筑垮塌情景，该处距破裂的圣安德烈斯断裂约8千米作者：赵克常1985年墨西哥地震后工人们正在挖掘寻找埋在混凝土建筑废墟中的居民

作者：赵克常1976年唐山地震破坏了的大桥作者：赵克常唐山地震中地面巨大变形造成了铁轨的弯曲

作者：赵克常第一节什么是地震学？地震学是关于地震的科学，它是以地震资料为基础，用数学、物理和地质知识研究地震机理及地震波传播的规律，以防御地震灾害、研究地壳和地球内部的构造以及促使研究结果在经济建设和国防建设中得以应用。地震学包括：一、地震的科学以及地球内部物理学，后者主要研究地震波的传播，从而得出地球内部结构的结论；二、弹性波（地震波）的科学，主要研究地震、爆炸等激发的弹性波的产生、在地球内部的传播、记录以及记录的解释；三、应用：地震勘探、工程地震学、识别核爆。作者：赵克常地球科学大地测量学地理学地质学地球物理学空间物理学固体地球物理学气象学地震学地球宇宙学地热学地电学水文学海洋学地质年代学重力测量学地壳构造物理学火山学地磁学学科划分简明图作者：赵克常SectionsofAGU

(AmericaGeophysicalUnion)

AtmosphericSciencesBiogeosciencesGeodesyGeomagnetismandPaleomagnetismHydrologyOceanSciencesPlanetarySciencesSeismologySpacePhysicsandAeronomyTectonophysicsVolcanology,Geochemistry,andPetrologyGeophysicsisa“ModernEarthScience”--StudyoftheEarthbyquantitativemeans作者：赵克常地震学是一门应用物理学地球物理学就是用物理学的方法研究地球的问题固体地球物理学则是通过观测地球表面上的物理效应来研究地球内部的物质的性质。和地质学密切相关，无论从观点上还是从研究方法上看都截然不同。1956年北大刚开设的地震学专业就设置在物理系里；“地震概论”是一门物理类课程，而不是地质类课程。作者：赵克常地震学

对人类文明的贡献对科学宝库的贡献对社会发展的贡献

作者：赵克常对科学宝库的贡献对地球科学的贡献板块构造理论地球内部的结构（1D,3D,…）地球动力结构地球动力学行星科学对科学方法论方面贡献反演理论及方法（弹性波）波动理论成像方法复杂性科学

作者：赵克常地球科学：世纪之交的回顾与展望

20世纪（地球科学）的重大成就板块构造理论√√

地球内部结构√√√

矿藏资源的大量发现√√

生物演化过程中的突发事件和全球抵制年表的建立气候变化的发现与古海洋学的建立大洋环流理论ENSO与海气相互作用大气环流和数值天气预报全球变化地理地带性规律与地域分异理论深海热液活动和深部生物圈的发现古人类的重大发现同位素年代测定对地观测系统和地理信息系统的建立与作用登月取样与火星探测√

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作者：赵克常对社会发展的贡献预防与减轻自然灾害（地震、海啸等）资源、能源探测（水资源、矿藏资源、石油天然气等）考古工程建设国防安全

反恐作者：赵克常库尔斯克号沉没事件的调查作者：赵克常距离世贸大厦34公里远的帕利塞德记录到的9.11事件的地震波形

地震记录为9.11事件的调查提供了证据作者：赵克常地下核爆破的侦测与监测作者：赵克常第二节地震学的研究范围和主要的研究方面研究范围的三个方面一、宏观地震学：主要是指地震宵害的调查和研究、地区基本烈度的划分，以达到为建筑物的抗震设计提供合理的资料和指标，并为地震预报提供宏观数据。二、地震波的传播理论：根据地震台风网观测得到的地震资料，研究地震波的发生及传播特征，并利用来研究地壳和地球内部的结构、组成和状态。三、测震学：内容包括地震仪器的研制、地震观测台网的布局以及记录图的分析、处理和解释工作。作者：赵克常地震学的主要研究具体的八个方面

一、基本烈度的制定及地震区划烈度值。二、地震波传播理论的研究三、地壳和地球内部物理的研究四、震源物理的研究五、地震资料的分析和处理方法的研究六、地震观测系统的布局及新型地震仪器的研制七、地震预报工作的综合研究八、模型试验的研究作者：赵克常第三节地震学的基本名词和概念地震（earthquake）是地球内部介质（岩石）突然发生破坏，产生地震波，并在相当范围内引起地面震动的现象。震源、震中、震源深度、震中距离如右图；发震时刻：发生地震的时刻；地震波：发生于震源并在地球表面和内部传播的弹性波称为地震波。作者：赵克常烈度：按一定的宏观标准，表示地震对地面影响和破坏程序的一种量度。按烈度值的大小排列成表，称为烈度表。将地面上等烈度的点联成线，称为等震线。震级；按一定的微观标准，表示地震能量大小的一种量度。用字母M表示。

震级和烈度都是衡量地震强度的一种量度。两者之间的关系复杂。地震序列：地震在有限的空间和时间范围内有成丛发生的倾向。这种成丛发生的地震称地震序列。按时间顺序和震级分布，地震序列分为：主震型和震群型。①主震型：通常包括主震和大量的余震。有些地震序列还包括一系列前震。若地震序列中，特别大的地震只有一次，则称之为主震；发生在主震之前的中、小地震叫前震；发生在主震之后的大量较小地震叫余震。②震群型：在一个地震序列中包含着若干个震级相差不多的地震，而无一特大震级的地震时，称之为震群。在中国几个主要地震区都有震群发生，但其规模较小。作者：赵克常天然地震的分类按成因分：1、构造地震；2、火山地震；3、陷落地震。按震源深度分：1）浅源地震：震源深度小于60公里的天然地震称为浅震；也称正常深度地震。大多数地震都为浅源地震。2）中源地震：震源深度在60公里至300公里之间的地震称为中源地震。3）深源地震：震源深度大于300公里的地震称为深震。已记录到的最深地震的震源深度约700公里。有时也将中源地震和深源地震统称为深震。按震中距分：1）地方震：震中距小于100公里的地震。2）近震：震中距小于1000公里的地震。3）远震：震中距大于1000公里的地震。按震级分：1）弱震：M<3的地震。2）有感地震：3≤M≤4.5的地震。3）中强震：4.5<M<6的地震。4）强震：M≥的地震。其中M≥8的地震又称为巨大地震。作者：赵克常第四节古代人类对地震的认识一、地震学前史在科学不发达的过去，人们对地震发生的原因，常常借助于神灵的力量来解释。我国古代鳌鱼翻身的传说。日本的“地震鲶”传说：地球靠一大鲶鱼支撑着，鲶鱼尾巴一甩就地震。古希腊的“气动说”。作者：赵克常作者：赵克常古日本东国三大神社之一的鹿岛神宫供奉着一块“要石”，传说正好压在地底的大鲶头上作者：赵克常19世纪日本的“鲶绘”，也就是描绘社会动荡或自然变故的早期漫画。其中往往有人类对神怪状的鲶或搏斗或祭祀或喜庆的场面。突然想到日本的“鲶”和中国的“年”最初都是凶兽，鲶绘和年画是否都是为了镇灾而产生的呢？作者：赵克常作者：赵克常作者：赵克常作者：赵克常

中世纪神学的统治甚至使人倒退回了用超自然力量去解释地震的水平，地震知识禁锢在神学之中。1755年11月1日，万圣节，正当虔诚的教徒前往教堂“与上帝同在”的时候，里斯本发生强烈地震。这次迄今为止欧洲最大的地震使市遭受毁灭性打击，70000人死亡。地震引起海啸浪高30米，海水进退十余次，沿岸城市洗劫一空。里斯本大地震后，上帝管理地震的能力受到普遍怀疑，欧洲的地震研究开始从神学的统治下解放出来。中国是一个多地震的大国，人们对地震的认识最早始于中国，古代中国的地震学领先世界。作者：赵克常二、我国丰富的地震史料中国人对地震的观察和记载是相当早的。《竹书纪年》所载公元前1831年“泰山震”，可能是世界上最早的地震文字记载之一。秦汉起，加强了历史资料工作，此间对地震等自然灾害也开始有了比较连续的记载。中国方志开始的年代很早。地震史录甚至可以达到6级以上地震基本不漏的程度。中国古老而系统的地震记录，是一份珍贵的历史遗产，具有重要的科学价值。作者：赵克常三、张衡及其候风地动仪张衡（公元78-139）是东汉一位伟大的天文学家和地震学家。阳嘉元年（公元132年）张衡创制候风地动仪，这是世界上第一架地震仪。候风地动仪的出现标志着一种思想的成熟：地震是由远处一定方向传来的地面震动。这表明张衡早于西方学者一千多年就知道地震影响是从震源向各个方向传播的。作者：赵克常张衡地动仪(Seismoscope)作者：赵克常公元138年3月1日，“一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官，记地动所从方起。”这架国宝连同以后的有关记述均已失传，而《后汉书》中有关地动仪的记载，则自19世纪以来不断被译成多种文字，流传于世界各地。作者：赵克常四、古代中国的地震工程在抵御地震灾害的实践中，中国人积累了许多极为宝贵的经验，这些经验表现在工程选址、地基、结构以及材料等许多方面，在应急避震、易损性，以及震后重建等方面也有不少详细的记载，这些经验直到今天仍然具有重要的参考价值。历强震而不倒的古建筑：山西洪洞县广胜寺飞虹塔、应县木塔、赵州桥、天津蓟县独乐寺观音阁等等作者：赵克常五、古代中国的地震成因理论中国的“阴阳说”、“天诫论”：东方色彩、联系政治、缺乏推理和检验缺点：一、对地震成因的探讨与政治的关系过于密切。二、解释仅仅“解释”而已，牵强附会、模棱两可者、自相矛盾，根本不打算给出具体的科学推论，以对原来的想法进行检验和改进。古代中国光辉灿烂的地震学没有顺理成章地进化为近代地震学。作者：赵克常第五节地震学发展简史19和20世纪之交是地震学的创业年代，其作为一门独立的学科登上现代科学的舞台，地震仪出现并且广泛使用。地震学是一门相对年轻的科学，其定量研究只有100年左右的时间。作者：赵克常地震震源弹性回跳理论(ElasticReboundTheory)：美国地震学家里德(H.F.Reid),1910年作者：赵克常作者：赵克常在海滨地区跨圣安德烈斯断裂的篱笆在1906年旧金山地震时错动了2.6米，远处的土地向右移动作者：赵克常20世纪初：地球内部结构大发现的时代作者：赵克常作者：赵克常作者：赵克常作者：赵克常60-70年代的地震学地球的自由振荡震源物理新的地震成因理论大陆漂移、海底扩张、板块构造地震预报作者：赵克常板块边界作者：赵克常作者：赵克常地震学对大地构造学说的确立做出了重要贡献作者：赵克常作者：赵克常中国用现代科学方法来研究地震起步较晚。1920年甘肃大地震之后10年，才在北京鹫峰和南京北极阁建立了两个地震台。中国科学院在1953年成立了地震工作委员会，组织历史学家和地震工作者整