第七章-地震及地球内部构造

Song_baoping@126.com§7地震及地球内部构造

地震的基本概念地震波与地震仪地震的强度地震的分布地震预报与预防地球内部构造地震：是岩石圈的快速颤动。一般指由自然作用引起岩石圈内某些地区应力集中而使岩石变形，当应力超过岩石强度极限时，岩石便产生破裂或位移，同时以地震波的形式将其能量突然向四周传播，产生地震。时间：2008年5月12日14时28分纬度：31.01°N;经度：03.40°E

深度：14km

震级：里氏震级8.0级最大烈度：11度

震中位置：四川省汶川县映秀镇浅源地震，震源深度为10～20km印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升导致地震。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川—映秀地区突然释放。逆冲、右旋、挤压型断层地震。四川特大地震发生在地壳脆—韧性转换带，震源深度为10千米—20千米，持续时间较长，因此破坏性巨大。

1.地震要素震源：引起地震、释放深部能量的源区。震中：震源在地面的垂直投影。震中距：观测点到震中的距离。震源距：震源距地震台的距离。等震线：同一地震在地面引起相等破坏程度的各点的连线。

地震概况第一节地震的基本概念强烈地震的一般特点突发性：顷刻之间发生破坏性：山崩地裂、地面沉降、地表错位河道堵塞、建筑物倒塌、海啸等连锁性：伴随次一级地震及滑坡、泥石流、水灾等。海啸：海底地震可以掀动上覆的海水形成巨大的海浪，称为海啸产生的必备条件：震级足够大，震源深度较浅；海岸临近深海，大能量的海水汹涌上岸；震源断裂的错动方式为上下方向为主的运动我国东南沿海很少发生海啸：1960年智利大地震造成的海啸对菲律宾乃至日本这些地方都造成了灾害，但对我国却没有什么影响。原因是：距离深海沟较远。有宽阔的大陆架。有西太平洋岛链、暗礁。2004年12月26日，里氏8.9级（后修订为9.0级）强烈地震在印度洋引发了灾难性海啸，导致亚洲和非洲12个国家至少21.6万人遇难。根据地震的成因分类构造地震：由构造变动特别是断裂活动所产生的地震。占地震总数的90％。构造地震产生机制的假说：弹性回跳说：可解释浅源地震，无法解释深源地震蠕动说：只能解释活动断裂也可不引发地震或只引发小震的原因。粘滑说：高压下岩层沿着断裂面粘结和滑动交替进行的现象。

地震类型构造地震构造地震的特点：活动频繁，延续时间长，波及范围广，破坏性强，常有序列地发生。地震序列：一定时间内，在同一地质构造带上或同一震源体内，发生的一系列具有成因联系的地震，称地震序列。一个地震序列中，一次特别强的地震称主震；主震之前发生的一系列较小地震称前震；主震之后发生的一系列较小地震，称余震。地震序列的研究有助于预测地震活动的趋势。

火山地震：火山爆发时由于气体的冲击力所引起的地震。约占总数的7％；与构造地震常有密切关系；震源深度不大（＜10km）。冲击地震：因山崩、滑坡、塌陷等原因引起。约占地震总数的3％。震源很浅，影响范围小。水库地震：指原来没有或很少发生地震，修建水库后经常发生的地震。或直接由水引起，或通过水的作用诱发。此外，因深井注水、地下抽水等也可触发地震。Song_baoping@126.com根据地震的震源分类深源地震：震源深度为300~700km。中源地震：震源深度为70~300km。浅源地震：震源深度﹤70km。破坏性最大的第这都属于浅源地震根据地震的震级大小分类微震：震级﹤

3级。弱震：震级3~4.5级。中强地震：震级4.5~6级。强震：震级﹥6级。根据地震的震中距分类地方震：震中距﹤100km。近震：震中距100~1000km。远震：震中距﹥

1000km

。根据地震的时代分类现代地震：人类能用仪器记录并测定出其震中、震级的地震。历史地震：发生在人类历史时期并通过各种史料文字记载下来的地震。古地震：发生在没有文字记录的史前、其地震遗迹被保存在岩石或其它物体中的地震。第二节地震波与地震仪

地震波

地震波是地震震源释放的能量波。分为体波和面波。体波：分为纵波和横波。纵波：波动时质点做前后运动，质点的震动方向与波的传播方向一致。速度快，在固、液、气中均能传播。地震时地面发生上下振动，破坏性较弱。横波：波动时质点质点的震动方向与波的传播方向垂直。固体中传播。地震时地面发生左右前后振动，破坏性强。

纵波的传播是由于媒质中各体元发生压缩和拉伸的变形，并产生使体元恢复原状的纵向弹性力而实现的。地震时感觉到的第一波。横波在传播过程中，每个质点都在自己的平衡位置附近振动。后开始震动的质点比先开始震动的质点在步调上要落后一段时间。横波是地震使感觉到的第二波。横波纵波面波：当纵波和横波遇到某种介面时，可以激发出沿该界面传播的波，这种波称为面波。面波的波长长、振幅大，传播慢，对地面建筑物破坏大。

勒夫波：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。瑞利波：平面纵波与平面横波在地表相交或叠加而产生、只存在于半空表面附近的波。Song_baoping@126.com

两类波沿地表传播；岩石振动振幅随深度增加而逐渐减小至零。勒夫波使岩石质点运动类似SH波，运动没有垂向位移，岩石运动在一垂直于传播方向上，在水平面内从一边到另一边。由于勒夫波常具有很大振幅，能在建筑物地基之下造成水平剪切，是破坏性最强大的波。瑞利波的传播是岩石质点向前、向上、向后和向下运动，沿波的转播方向作一垂直平面，质点在该平面内运动，描绘出一个椭圆。是感觉到的最后一波。

地震仪

记录地震波的仪器。地动仪地动仪是用青铜制造的，形状有点像一个酒坛，四围刻铸着八条龙，龙头向八个方向伸着。每条龙的嘴里含了一颗小铜球：龙头下面，蹲了一个铜制的蛤蟆，对准龙嘴张着嘴。哪个方向发生了地震，朝着那个方向的龙嘴就会自动张开来，把铜球吐出。铜球掉在蛤蟆的嘴里，发出响亮的声音，就给人发出地震的警报。由地震仪记录下来的是一条具有不同起伏幅度的曲线，能够指示地震发生的时间、不同性质地震波所到达的时间和振动强度等一系列信息。由地震仪记录下来的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线，称为地震谱。曲线起伏幅度与地震波引起地面振动的振幅相应，它标志着地震的强烈程度。从地震谱可以清楚地辨别出各类震波的效应。纵波与横波到达同一地震台的时间差，即时差与震中离地震台的距离成正比，离震中越远，时差越大。由此规律即可求出震中离地震台的距离，即震中距。震中距

kmP波S波L波地震台1地震台2地震台3

时

间

（分钟）纵波、横波的时差与震中距的关系值得注意的是，地震仪只能用于测量地震的强度、方向，并不能用于预测地震。地震强度：用震级和烈度表示。震级：是衡量地震大小的量。以里氏震级（ML）标度第三节地震的强度震级的计算是取距震中100km处由标准地震仪纪录的地震波最大振幅的对数值。

震级(M)和震源发出总能量(E)的关系为：lg{E}=11.8+1.5{M}

(其中E的单位为J)

应用该关系式可求得不同震级的相应地震总能量。里氏震级与能量的关系震级越高，释放的能量越大。

一次强烈地震所释放出的总能量十分巨大。一次7级地震相当于近30个两万吨级原子弹的能量；一次8.5级地震的能量相当于100万千瓦的大型发电厂连续10年发电量的总和。震级和能量不是简单的比例关系，而是对数关系。震级相差1级，能量约相差32倍。地震强度：烈度：表示地震对地表和建筑物等破坏强弱的程度

。我国的地震烈度共分12度。烈度相同点的用连线，称为等震线。简表烈度3度：

静止的人感觉有震动烈度4－5度：大多数人能感觉到震动少数人梦中惊醒、门窗、器皿轻微作响

烈度6度一般民房少数损坏，桌上器皿倒下烈度9－10度房屋倾倒，桥梁断裂，地表裂缝地震烈度往往与地震震级、震中距及震源深度直接有关。一般来讲，震级越大，震中区烈度越大；对同一地震，离震中区越近，烈度越大，离震中区越远，烈度越小；对相同震级的地震，震源深度越浅，地表烈度越大，震源深度越深，地表烈度越小。

震区的地质构造对地震烈度也有明显影响，如一般在断裂构造发育的地带或古河道通过的地段烈度较大，地质基础坚实的地区烈度较小。此外，建筑地基的稳固程度、房屋建筑的结构特征等也影响烈度的大小。一次地震只有一个震级。同一次地震对不同地区具有不同的地震烈度。地震烈度是根据人的感觉、家具及物品振动的情况、房屋及建筑物受破坏的程度和地面的破坏现象等进行划分等震线就是不同烈度区的分界线。我国的地震烈度共分12度。地震的分布规律时间分布规律在全世界、一个地区或一个地震带，地震活跃期和平静期交替出现的现象，叫地震的周期性或地震的间歇性。如世界范围内，40年代是7级以上大地震次数最多、最活跃的时期。而在一个地震带内，又往往表现为自己特有的周期性。这种地震活动的周期性现象，是一个地震带的应变积累和释放的全过程的表现，也是构造地震序列性的反映。第四节地震的分布地震的分布规律。空间分布规律世界地震带环太平洋地震带：也是著名的火山带、中－新生带褶皱带和新构造强烈活动带。分布于濒临太平洋的大陆边缘与岛屿。地中海－印尼地震带：西起大西洋，向东经地中海、土耳其阿富汗、巴基斯坦、印度北部、中国西部西南边境，过缅甸到印度尼西亚与环太平洋带相接。也有许多火山分布。洋脊地震带：全球洋脊的轴部。皆以浅源地震为主。陆内变形带：分布于一些区域性断裂带或陆内裂谷带带。主要为浅源地震。2地中海-印尼带1.环太平洋带3.洋脊带中国地震带分布我国属于地震频繁的国家我国邻近环太平洋地震带和地中海—印尼地震带的交接地区，地震频繁。我国地震主要分布在三个地带：

邻近环太平岩地震带：该带沿近南北方向分布，从东北长白山经渤海湾、黄海到东南沿海、台湾。以中—浅源地震为主。

贺兰山—六盘山—龙门山—横断山地震带：纵贯我国中部、沿南北方向延伸的一个地震带，属于板块活动在内陆的影响。受太平洋、欧亚、印度三大板块的联合夹击出现强烈地震。

西部地震带：主要分布于塔里木盆地的盆山交接带、昆仑山山缘、青藏高原。属于板块剧烈碰撞引发。列度8地震预报地震预报的方法地震地质方向：地质构造研究地震统计方向：地震发生的时间序列规律研究地震物理方向：地震前兆研究地震预报的种类长期预报（预报10年或更长期的地震活动情况）中期预报（预报数年内的地震活动情况）短期预报（预报几天到半个月内将要发生的地震）临震警报（预报24小时或几小时内即将发生的地震）。第五节地震预报与预防地震预报地震前的异常现象小震活动，即前震。地形变化。地磁异常。地声。地震前，尤其是大震前，数分钟、数小时或数天，往往有声响自地下深处传来，称之为“地声”。地下水异常。震区范围的地下含水岩石在受到强烈的挤压或拉伸，引起地下水的重新分布，出现水位的升降和各种物理性质和化学变化，使水变味、变色、混浊、浮油花、出气泡等。如，1996年3月15日邢台地区高程迅速下降，到3月22日就发生了地震。1968年山东郯城8.5级大震之前，在震中区东面海上有个小岛不断上升，后来居然同大陆连成一片。如1855年一位日本的商人，用马蹄形磁铁粘满铁钉招引顾客。一天吸到磁铁上的铁钉突然掉落，使他大为惊愕。两小时后一次破坏性大地震震撼了整个市区，即1855年的江户大地震。1970年1月5日，在云南通海发生7.8级大地震前，震中区有人在收听广播时忽然发现收音机音量减小，声音嘈杂，在震前几分钟，播音干脆中断。据调查，距1976年唐山7.8级地震震中100公里范围内，在临震前尚没入睡的居民中，有90%的人听到了震前的地声。地震预报地震前的异常现象大气异常。动物异常。兴奋型异常：如惊恐不安、不进圈、狂吠，如癫如狂，仓皇逃窜；惊飞、群迁等。抑制型异常：如行动变得迟缓，或发呆发痴，不知所措，或不肯进食等。生活习性变化：如冬眠的蛇出洞，老鼠白天活动不怕人，大批青蛙上岸活动等。1975年2月4日，辽宁海城7.3级大地震之前，虽已是严冬季节，天气却特别暖和，有时能听到雷声；个别阴坡没有冻土，长青草，有的地方还发现蝴蝶和昆虫。2月3日上午3时至10时，震区气温突然上升，形成一个以海城为中心的急剧升温区，两个小时内海城增温12度。地震预防与控制地震预防提高建筑物的抗震能力。抗震建筑的实质在于加强建筑物的整体性、结构的牢固程度及地基的稳固性。建立地震预警系统。（整合各种监测与预报信息）提高警觉性。地震控制。用人为的方法诱发小震，采取化大震为小震的控制办法，避免发生强烈地震。第六节地球的内部构造

重力作用与高温的影响，地球内部的物质发生部分熔融，重者下沉，轻者上浮，出现大规模的物质分异和迁移，从里向外物质密度从大到小的圈层结构。

铁和镍较重，含量多，分离出来成为液态的金属向中心聚集—地核；轻的硅酸盐物质形成地幔和地壳。气体和水等轻物质被吸引在固体地球的外围，形成外核。

通过天文大地测量、地球重力等位测量、卫星大地测量等精密测量，发现：

地球并不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。

国际主要的椭球参数椭球名称年代长半径/m扁率附注德兰勃（Delambre）180063756531：334.0法国埃弗瑞斯（Everest）183063772761：300.801法国贝塞尔（Bessel）184163773971：299.152英国克拉克（Clarke）184163782061：294.0978英国克拉克（Clarke）188063782491：293.0459英国海福特（Hayford）191063783881：297.01942年国际第一个推荐值克拉索夫斯基194063782451：298.3苏联1967年大地坐标系196763781601：298.2471971年国际第二个推荐值1975年大地坐标系197563781401：298.2571975年国际第三个推荐值1980年大地坐标系197963781371：298.2571979年国际第四个推荐值

我国在1953年以前，使用海福特椭球体参数，1953后改用克拉索夫斯基椭球体参数。1978年开始，我国决定在西安对地球重新定位。目前新出版的地图使用GRS1980。

地球内部地震波速度突变的主要界面莫霍面：地壳和地幔的界面。古登堡面：核幔界面。康拉德面：上下地壳的界面。上层为花岗岩层，下层为玄武岩层上下地幔界面：上下两者密度明显差异。岩石圈与软流圈界面：位于紧靠莫霍面的上部。以上部分均为固态物质，具有刚性，称为岩石圈。下部为固态和液态的混合物，易发生塑性流动，称为软流圈。内外地核界面：位于地下约5120km

深度。可分为液态外

核和固态内核两部分。332900速度（千米/秒)地震波的速度与地球内部圈层的划分莫霍界面古登保界面地壳地幔地核上地幔下地幔外核内核地球内部各层圈的物质成分面地壳

地壳是莫霍面以上的地球表层。其厚度变化在5-70km之间。其中大陆地区厚度较大，平均约为33km；大洋地区厚度较小，平均约7km；总体的平均厚度约16km。地壳为固态岩石所组成，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类岩石。大陆地壳（上地壳）主要为富硅铝的硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层；大洋地壳（下地壳）主要为富硅镁的硅酸盐矿物所组成，常称为硅镁层，因其比重较大，主要分布洋底地壳或大陆地壳的下部。洋壳与陆壳的基本区别洋