概论-地球物理2

1地球科学概论-地球物理学地球科学概论地球物理学IntroductiontoGeophysics教员：王彦宾

地球物理学系2012-2013学年第一学期2地震学与地球内部物理SeismologyandPhysicsoftheEarthInterior3地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学4地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学5地震学的起源地震是活动的地球表现出来的一种自然现象。地球在整个地质时期都经受过地震，在人类文字记载之前，活动断层上的古地震标志显示出地质历史上的地震活动。

6地震学的起源人类关于地震的文字记载可追溯到过去的几千年。在中国，学者们曾从很早以前的历代王朝文献、文学作品及其他来源得到地震证据。最早的可追溯到公元前1831年的山东省地震，据《竹书记年》记载：“夏帝发七年（公元前1831年）泰山震”。从公元前780年起中国北部的地震记载就已经相当完整了。更早的地震文字记载包括象形文字记载是在中东和阿拉伯，在这些地区，我们可以把地震记载追溯到公元前40世纪。在记载中，地震给人们的印象就是一场灾难。大的地震导致历史上一些最重大的灾害，没有其它自然现象能在那样大的面积、那样短的时间里，造成如此大的破坏。地震甚至能使山川道路等地貌全然改观，其威力可见一斑。

7地震学的起源根据考证，古代世界的七大奇迹都毁于地震灾害。8地震学的起源地震到底是怎么回事？这是人们一直在思考、探索的问题。在古代世界很多地震区人民对地震都有宗教性的解释，对古代地震的许多引喻可在《圣经》和当时其他宗教著述中见到。古代日本人认为是一种鲶鱼的翻身造成了地震，印度人认为是地下的大象发怒引发了地震，古代中国人则把地震归因于抽象的“阴阳失调”，把地震与其他自然灾难联系起来，诸如洪水、干旱和瘟疫等，并从超自然的关系中寻求原因。

9地震学的起源早在希腊科学发展的早期，其实践者已开始考虑用地震的物理原因取代民间传说和神话提示的神学原因。第一个这样的论述是由希腊学者亚里士多德（Aristotle）（公元前384～322年）发起的。亚里士多德原理认为地下洞穴将像暴风雨云造成闪电一样产生火。这股火将快速上升，如遇阻，将强烈爆发穿过围岩，引起震动和声响。古罗马学者塞尼卡（Seneca）（公元前4年至公元65年）在其著作《自然界的问题》中提出他自己的地震成因解释，其原理与他前辈的原理相反。他的著作部分地受到意大利公元63年大地震的启示。塞尼卡推测震动是空气寻路钻入地下通道的结果。当空气受压缩时，产生强风暴，当它们破土而出抵达地面时造成广泛的破坏。风/气体模型的解释持续到1700’s。

10地震学的起源真正对地震的科学认识始于东汉阳嘉元年(公元132年)

张衡侯风地动仪的出现。候风地动仪是基于这样一种对于地震的本质性的科学理解，即地震是一种远方传过来的地面震动。而这一概念建立了地震和地震波的直接联系，这一概念直到18世纪才被西方科学家所重新确认。候风地动仪的出现以及它所基于的这样一种科学思想实际上代表了地震科学的开始。11地震学的起源1755年里斯本地震是迄今欧洲最大的地震，这个地震在欧洲的许多地区都有感，里斯本建筑物倒伏严重，约6万人死亡，这一地震对地震科学研究起了关键性的促进作用。对这一地震的调查标志着现代地震学研究的开始。首相斯巴迪恩·马卢（SebastiaodeMelo)除了进行重建外，还对各个教区因地震而影响的情况进行了咨询，问题包括：地震持续了多久？地震后出现了多少次余震？地震如何产生破坏？动物的表现有否不正常？水井内有什么现象发生？当时对这些问题的答案现在还存放于葡萄牙国家档案馆。因为马卢是第一个对地震的经过和结果进行客观科学描述的人，他也被认为是现代地震学的先驱。12地震学的起源里斯本地震是最早的现代“地震学之父”之一的英国工程师米歇尔（John

Michell）（1724～1793年）灵感的主要源泉。在1760年，虽然他对地震成因还没有得到正确的认识，但那时他写的有关地震的研究报告中已试图用牛顿的力学原理讨论地震动。他相信“地震是地表以下几英里岩体移动引起的波动”。他还把地震波分为两类：迅速的震颤和接着而来的地面波状起伏。米歇尔的一个重要结论是，地震波的速度能用地震波到达两点之间的时间来实际测量。在审阅了见证人的报告之后，他计算出里斯本地震的波速约为500米/秒。即使米歇尔得到的数值未必准确，但他首次作出这类计算的贡献不可磨灭。13地震学的起源1

8世纪中期在牛顿力学影响下的科学家和工程师开始发表研究报告，把地震和穿过地球岩石的波联系起来。19世纪理论上的发展包括：1821-1822：弹性力学基本方程的提出（NavierandCauchy）1830：Poisson通过计算证实均匀固体介质中只能传播两种弹性波（P和S波）1859：爱尔兰工程师罗伯特·马莱对1857年意大利地震的野外研究为现代地震学奠定了坚实的基础。马莱作出了第一个现代地震目录，超过6800条，给出地震的位置和影响。他推断出地震波在不同物质中传播速度不同。人们首次清楚地理解地震波受其通过的不同类型岩石的物理性质的影响。马莱是第一个试图通过观测来确定地震位置的先驱。14地震学的起源1

883：美国地质学家G.K.Gilbert发现地震与断层的联系。1887,1911：英国科学家LordRayleigh和A.E.H.Love发现沿自由表面存在的面波。1906：美国工程师H.F.Reid根据旧金山大地震的地表观测提出震源的弹性回跳理论。15地震学的起源观测仪器的发展：132年：东汉时期张衡发明了侯风地动仪，138年记录到发生在甘肃省内的一次地震，可以说这是人类历史上第一台地震仪。1875年，意大利人FilippoCecchi发明了放大倍数仅2倍的两分向地震仪。1879年，在日本任教的英国学者米尔恩(MilneJohn)和跟他一起来日本的格雷(GrayT.)和伊文(EwingJ.A.)同日本科学家合作，研制成功具有现代地震学意义，称其为科学仪器的“摆式地震仪”。16地震学的起源观测仪器的发展：1889年：德国Potsdam的摆式地震仪记录到了日本发生的地震，这是第一个远震记录。1898年：德国地震学家维歇尔特(E.Wiechert)研制了了带阻尼的地震仪，记录信号的带宽有了进一步提高。1906年，俄国地震学家伽利津(B.B.Galitzen)成功地研制出第一台电磁式地震仪，并首次引入了电流计记录。并在俄国建立了地震台网。

1906年，分布在世界上的十几台地震仪记录到美国旧金山大地震的地震图。17地震学的起源20世纪初由于地震波的记录和分析，使地震学从宏观描述向数理科学的方向发展，扩展了研究领域，出现了一些分支学科，并有了多方面的应用。发展形成为一个独立的研究领域。二十世纪是地震学全面、迅速发展的时期，其特征表现在：1、观测仪器的精度不断提高，观测台站的不断增多2、观测数据的数量增多、质量提高3、地震波传播理论与震源理论的发展4、地震学应用领域的不断扩展5、对地球内部物理认识的不断加深6、地震学研究的广泛开展，中国、世界所有发达国家都在开展研究。7、行星地震学研究的开展18地震学的起源现代地震学在中国的发展：中国的现代地震学，是从19世纪末、20世纪初外国传教士在中国领土上建立观象台、进行地震观测开始的。中国学者的地震研究开始于1917年安徽霍山地震和1918年广东南澳地震。1920年宁夏海原地震的考察：翁文灏于1920年代发表的一系列关于地震构造、历史地震和地震前兆的论文，是中国近代地震研究的最早的论文。19地震学的起源现代地震学在中国的发展：1930年，在翁文灏主持下，中央地质调查所在北京鹫峰建立地震观象台，使用外国仪器，由李善邦负责筹建和技术管理。1931年，在竺可桢主持下，中央研究院气象研究所在南京北极阁建立地震台，使用外国仪器，由金咏深负责筹建和技术管理。这两个地震台于1937年日军侵华时中止记录。1943年，迁往重庆北碚的李善邦自行设计制成“霓式”地震仪，建立北碚地震台，这是当时中国大陆唯一的地震台，该台于1946年迁往南京。20地震学的起源现代地震学在中国的发展：1946年，留学美国的傅承义在美国《地球物理》杂志上发表一系列关于地震波理论的论文，并因这些论文后来被《地球物理》杂志在“银刊纪念”时评为经典作者。傅承义于1947年回国，主持中央研究院气象研究所的地震研究。20世纪前半叶是经典地震学的创业时代，其主体结构都是在这一期间形成的。由于中国当时的社会环境，除地震波理论中的一些问题之外，中国实际上没有、也不可能对当时世界地震学的发展做出与一个“地震大国”相匹配的贡献。21地震学的起源现代地震学在中国的发展：1953年，中国科学院地震工作委员会成立，由李四光、竺可桢任正副主任。1953开始陆续在北京地质学院(1953年)、北京大学(1956年)、中国科学技术大学(1958年)等高等院校开始地球物理专业人才的培养。1966年河北邢台地震后，在周恩来总理主持下，国家科委组织中国科学院、石油部、地质部、国家测绘总局等单位以及一些高等院校进行现场观测，开展地震预测研究。我国大规模的地震预测研究自此开始。1969年，在周恩来主持下，成立了中央地震工作小组。1971年成立了国家地震局(1998年改为中国地震局)。22地震学的起源现代地震学在中国的发展：1975年，主要以前震信息、地球物理场的异常信息和宏观异常信息为基础，中国地震专家对2月4日辽宁海城7．3级地震做出了成功的临震预报，有效地避免了伤亡和损失。这次地震的预报被认为是人类历史上第一次具有科学意义和社会效益的成功的强震预报。。从1970年代末，中国开始参加国际大地测量和地球物理学联合会(IUGG)以及国际地震学与地球内部物理学协会(IASPEI)的活动。1978年以后，中国地震研究逐步开始全方位的对外开放，并在国际地震研究中发挥愈加积极的作用。中国专家在联合国组织的“国际减灾十年计划”(IDNDR)等国际科技合作计划中发挥了重要作用。23地震学的起源现代地震学在中国的发展：1990年代，由中国和其他亚洲国家的地震专家发起，成立了IASPEI亚洲地震委员会(ASC)。1996年ASC在唐山正式宣告成立，ASC秘书处从成立起一直设在中国。从1980年代起，中国向国外大量派遣留学人员和访问学者，留学、访问回国的学者中的很多人，后来成为中国地震研究的骨干。旅居海外的华人、华侨学者，在地震学研究和中外地震科技交流方面也做出了重要贡献。24地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学25地震学的定义：根据中国大百科全书的地震学（Seismology）条目（傅承义，1985）：研究固体地球的震动和有关现象的一门科学，固体地球物理学的一个重要分支。它不仅研究天然地震，也研究某些人为的或自然因素造成的（如地下爆炸、岩浆冲击、岩洞塌陷等）地的震动。26地震学的定义：根据QuantitativeSeismology(2ndEdition,byAki-Richards,2002):

“SeismologyisthescientificstudyofmechanicalvibrationsoftheEarth.Quantitativeseismologyisbasedondatacalledseismograms,whicharerecordingsofthevibrations,whichinturnmaybecausedarteriallybyman-madeexplosions,orcausednaturallybyearthquakesandvolcaniceruptions.”27地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学28地震学的研究内容：1、通过解释地震图，来揭示：地球（包括其他天体）内部结构（深部、浅部）地震震源过程、机理地震引起的地面震动火山、矿山塌陷、核爆炸以及其他任何引起地表震动的现象（或事件）。。。。。。2、以多学科的方法与手段研究天然地震现象本身，认识地震、火山、海啸等灾害的发生机理，为减轻、抵御、乃至最终预测地震灾害29地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学30地震波的传播：31地震波的传播：现代地震学的创始人之一，俄国地震学家伽利津(B.B.Galitzen)有一句名言，“可以把一次地震比作一盏明灯，它点燃的时间虽短，但可照亮地球的内部”。这盏明灯的光线就是地震波。地震波：由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。

32连续介质力学的基本概念

“连续介质”假设：我们所要研究的对象包含大量的“微观粒子”（质点），宏观上把它视为“连续体”，即：它的物理性质是连续变化的。利用“微元分析”的方法，将牛顿力学用于该“连续”介质，从而建立连续介质力学的基本方程（偏微分方程）。根据宏观实验规律，建立“本构方程”。联立求解“连续介质力学的基本方程”与“本构方程”。33

xyzdV=dxdydz

微元（dV）既是“宏观”的概念(包含大量的微观“粒子”）；也是“微观”的概念（与所研究问题的特征尺度相比），在宏观上可以被当作“质点”处理；假定（质点）牛顿定律在微元适用。34弹性体介质的弹性性质(elastic)：DLs未加载

加载卸载35应力、应变及广义胡克定律hDhAF截面积：作用在A上的拉力胡克定律：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。

应力：应变：36

xyz(x,y,z)

一般情况下，物体的变形用位移场或形变场描述。

因此，一般情况下的应变用位移场来描述。37

一个简单例子（一维情况）

xx+Dxxx+Dxu(x)x+Dx+u(x+Dx)x+uFDx38弹性波动方程一维弹性纵波波动方程xx+DxDxx体积元所受到的和力：体积元的惯性力：39一维弹性纵波波动方程(1)

利用牛顿定律得到：（一维弹性动力学方程）结合胡克定律得到：（)E：介质的弹性模量40一维弹性纵波波动方程（2）

其中，41一维弹性横波波动方程(1)x体积元所受到的和力：体积元的惯性力：zDirectionofpropagationSheardisplacementFzw(x)w(x+dx)xAFzz-axisx-axisxx+dx42一维弹性横波波动方程(1)

利用牛顿定律得到：（一维弹性动力学方程）结合胡克定律得到：（)μ：介质的剪切模量43一维弹性横波波动方程（2）

其中，44地震波在无界弹性介质中，存在两种基本类型的弹性波：纵波（Longitudinalwave,orCompressionalwave)--质点振动方向与振动（能量）传播方向一致

--传播速度为：(2)

横波（Transversewave,orShearwave)--质点振动方向与振动（能量）传播方向垂直

--传播速度为：纵波速度比横波速度大（一般为：）因此，在地震记录上纵波总是首先到达。所以，纵波也被称为P波（Primarywave）

横波也被称为S波（Secondarywave）45纵波横波46纵波横波47

在一定的边界条件下，弹性波动方程还给出面波和自由振荡解。当P波和S波到达地球的自由面时，在一定条件下会产生沿地球表面传播的面波，面波包括瑞利波（Rayleighwave）和勒夫波（Lovewave）两种。勒夫波和瑞利波的速度总比P波小，与S波的速度相等或小一些。48面波的类型

Rayleigh波Rayleigh波Love波Rayleigh波勒夫波的质点偏振方向与传播方向垂直，为水平方向的剪切运动方式。瑞利波的质点偏振在沿传播方向的平面内，呈现与传播方向相反的椭圆运动轨迹。49面波的类型

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

环型振荡球型振荡51地球自由振荡(FreeOscillationoftheEarth)

0S0:«balloon»or«

breathing

»:radialonly(20.5minutes)0S2

:«football»mode(Fundamental,53.9minutes)0S3

:(25.7minutes)0S29

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

1T2

(12.6minutes)0T2

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

0T0=notexisting53一个近震的地震图，地震图也被称为地震记录54一个远震的地震图，可以看到体波和面波55印尼地震的远震地震图，可以看到自由震荡波形56地震波传播

地震波与其它波动现象（如，光波、电磁波）一样，有反射、透射、衍射、散射等现象；也满足：惠更斯原理（Huygens’Principle)和费尔马原理（Fermat’sPrinciple)。但控制地震波传播的最基本原理仍是牛顿定律，即：牛顿定律在连续介质力学中的表达形式57费尔马原理

（Fermat’sPrinciple）光学中的Fermat定理：

“光在介质中传播的路径为走时（travel-time)最小的路径”地震学中的Fermat定理：

地震波在介质中传播的路径为走时最小的路径.

地震学中的Fermat定理不是永远成立，是高频情况下地震波波动方程的渐近解。58地震射线(SeismicRay)能量束，能量分布呈高斯分布（GaussianBeam)能量束的宽度（d）反比于频率（f）：

d当时，能量束成为“线”（射线）59非均匀介质中的地震射线

射线（Ray)60Fermat原理在地震学中的应用（1）

---

Snell定律入射波（IncidentWave）反射波（ReflectedWave）透射波（TransmittedWave）Snell定律：61射线AOB的走时为：Fermat原理Fermat原理Snell定律Fermat原理Snell定律（1）反射点x应使t大到最小值。即：rhABLxL-xV2V1o62rhABLxL-xV2V1o射线AOB的走时为：Fermat原理Fermat原理Snell定律Fermat原理Snell定律（2）反射点x应使t大到最小值。即：63射线参数

p

是射线参数。对于给定的射线,射线参数是一常数，即在射线传播过程中保持不便。646566临界透射当V2

>V1

时,存在临界角满足：即：问题：此时射线参数为何值？67首波的射线参数68ABV2V1oABV2V1oV2>V1存在临界角

,满足:

ABV2V1OPV2首波,侧面波（Headwave）6970地震波走时方程走时方程：

T-X

关系71反射波的走时方程（1）72反射波的走时方程（2）

走时方程：T-X

关系T0X073直达波的走时方程V1XsXTSlope=dT/dX=1/V174首波的走时方程走时方程：T-X

关系75直达波、反射波和首波76多层介质、垂向连续变化介质中地震波的射线XXzVz77zVzHX多层介质、垂向连续变化介质中地震波的射线78球对称介质中的地震射线79球对称介质中Snell定律dr1r2oCAB80球对称介质中Snell定律dr1r2oCAB在射线传播过程中是一不变量。（射线参数）注意：球对称介质中的射线参数与垂向变化介质中的射线参数不同。8182介质存在高速层时地震射线的时距曲线时(间)(震中)距曲线走时方程83介质存在低速层时地震射线的时距曲线84介质存在高速层时地震射线的时距曲线85介质存在低速层时地震射线的时距曲线86地球深部构造及地震射线87地球内部结构PREM模型88地壳构造及地震射线地壳震相:Pg、PmP、Pn89地壳构造及地震射线90上地幔构造及地震射线91下地幔、地核构造及地震射线震相：

PSpsKIJci92下地幔、地核构造及地震射线93下地幔、地核构造及地震射线94下地幔、地核构造及地震射线P波影区PwaveshadowzoneS波影区Swaveshadowzone95地球内部结构非均匀性与地震波传播96地球内部结构非均匀性与地震波传播97地球内部结构非均匀性与地震波传播98地球内部结构非均匀性与地震波传播99地球内部结构非均匀性与地震波传播100地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学101地震仪原理与地震图张衡地动计(Seismoscope)102103地震仪(Seismometer)104105现代地震仪106地震图(Seismograms)＊地震图也被称为地震记录107108第一个远震记录：在德国Potsdam记录到的日本发生的地震1091906年旧金山地震记录110

全球地震台网GSN

(GlobalSeismicNetwork)由128个超宽频带数字式观测台组成为研究地球构造与地震而设立的极高质量的标准地震台

111112地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学113地球内部结构的确定地震波传播速度：P波S波地震波旅行时间推断的波传播速度随深度变化可以给出地球介质参数随深度的变化，进而推断地球内部温度、压力、物质组成随深度的变化。地震波在界面上的反射、透射可以在地震图上记录到，根据观测地震图，可以推断地球内部界面的深度与物理性质变化。114地球内部结构的确定1151906年：外核的发现(Oldham）1161909年：莫霍面的发现(Mohorovicic）1171909年：莫霍面的发现(Mohorovicic）1181913年：古登堡古面的发现(Gutenberg）1191936年：内核的发现(IngeLehmann）1201939年：Jerffreys-Bullen理论走时曲线1211977年：地震层析成像

(Aki,Christofferson,Husebye)1221981年：地球内部结构PREM模型1231991年：地球内部结构(IASPEI91)模型124地震层析成像(SeismicTomography)医学上的CT:

ComputerizedTomography地震学上的CT:

SeismicTomography

三维速度结构（3Dvelocitystructure)Aki,Christofferson,Husebye(1977)----ACH方法125地震层析成像(SeismicTomography)126地震层析成像(SeismicTomography)127北京及周边地区地壳地震层析成像128北京及周边地区地壳地震层析成像129北京及周边地区地壳地震层析成像130北京及周边地区地壳地震层析成像131北京及周边地区地壳地震层析成像132北京及周边地区地壳地震层析成像133134135地震层析成像(SeismicTomography)射线理论面波自由振荡136137核幔边界结构确定138核幔边界结构确定139北京异常“Beijinganomaly”-地幔结构确定140地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学141Description&MeasurementofEarthquake震源(focus,hypocenter)：震源深度(focaldepth):震源距(hypocenterdistance):震中(epicenter)：震中距(epicenterdistance):地震震级(Magnitude):地震烈度(Intensity):142Description&MeasurementofEarthquake震源(focus,hypocenter)：是地球内发生地震的地方。震源深度(focaldepth):震源垂直向上到地表的距离是震源深度。

震源距(hypocenterdistance):地面上受地震影响的任何一点到震源的距离，称为震源距离（简称震源距）。143Description&MeasurementofEarthquake震中(epicenter)：震源上方正对着的地面的地方称为震中。震中距(epicenterdistance):地面上受地震影响的任何一点到震中的距离，称为震中距离（简称震中距）。144Description&MeasurementofEarthquake地震震级(Magnitude):地震震级是描述地震大小的一种基本参数，它代表地震本身的强度或所释放的能量大小。地震烈度(Intensity):用来衡量某一地点地震动或震害强烈程度的一种标尺，通常把地震对地面所造成的破坏或影响的程度叫地震烈度。它表示地震时某地点地面的地震动和所受震害程度。

145HypocenterdistanceEpicenterdistance震中距hypocenter震源震中震源距146LocationofEpicenter147地震震级(Magnitude):体波震级(RichterScale):面波震级:地震矩震级:A的单位微米()148地震震级(Magnitude):体波震级(RichterScale):面波震级:地震矩震级:A的单位微米()149地震震级(Magnitude):弱震：震级小于3级的地震；有感地震：震级等于或大于3级、小于或等于⒋5级的地震；中强震：震级大于⒋5级，小于6级的地震；强震：震级等于或大于6级的地震。其中震级大于或等于8级的又称为巨大地震。3级以下的地震人无感觉，称为微震；5级以上的地震具有不同程度的破坏性，称为破坏性地震。汶川地震：Ms8.0

里氏震级与能量的关系LogE=11.8+1.5M

里氏震级能量(ergs)倍数12.0X10133126.3X101432.0X10163146.3X101752.0X10193166.3X102072.0X10223186.3X1023150地震烈度（Intensity)

中国地震烈度表烈度Ⅰ人的感觉无感大多数房屋震害程度

平均震害指数

其他现象

加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

烈度Ⅱ人的感觉室内个别静止中大多数房屋震害程度

平均震害指数

其他现象

加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

151地震烈度（Intensity)

中国地震烈度表烈度Ⅲ人的感觉室内少数静止中的人感觉大多数房屋震害程度门、窗轻微作响平均震害指数

其他现象悬挂物微动加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

烈度IV人的感觉室内多数人感觉；室外少数人感觉；少数人梦中惊醒大多数房屋震害程度门、窗作响平均震害指数

其他现象悬挂物明显摆动，器皿作响加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

152地震烈度（Intensity)

中国地震烈度表烈度V人的感觉室内普遍感觉；室外多数人感觉；多数人梦中惊醒大多数房屋震害程度门客、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰出现微细裂缝平均震害指数

其他现象不稳定器物翻倒加速度，mm/s2(水平向)

310

（220-440）速度，mm/s2(水平向)

30

（20-40）烈度Ⅵ人的感觉惊慌失措，仓惶逃出大多数房屋震害程度损坏---个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝平均震害指数0-0.1其他现象河岸和松软土上出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头加速度，mm/s2(水平向)

630

（450-890）速度，mm/s2(水平向)

60

（50-90）153地震烈度（Intensity)

中国地震烈度表烈度Ⅶ人的感觉大多数人仓惶逃出大多数房屋震害程度轻度破坏---局部破坏、开裂，但不妨碍使用平均震害指数0.11-0.30其他现象河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏加速度，mm/s2(水平向)

1250

（900-1770）速度，mm/s2(水平向)

130

（100-180）烈度Ⅷ人的感觉摇晃颠簸，行走困难大多数房屋震害程度中等破坏-结构受损，需要修理平均震害指数0.31-0.50其他现象干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏加速度，mm/s2(水平向)

2500

（1780-3530）速度，mm/s2(水平向)

250

（190-350）154地震烈度（Intensity)

中国地震烈度表烈度Ⅸ人的感觉坐立不稳；行动的人可能摔跤大多数房屋震害程度严重破坏-墙体龟裂，局部倒塌，复修困难平均震害指数0.51-0.70其他现象干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌加速度，mm/s2(水平向)

5000

（3540-7070）速度，mm/s2(水平向)

500

（360-710）烈度X人的感觉X骑自行车的人会摔倒；处于不稳状态的人会掉出几尺远；有抛起感大多数房屋震害程度倒塌-大部倒塌，不堪修复平均震害指数0.71-0.90其他现象山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁加速度，mm/s2(水平向)

10000

(7080-14140)速度，mm/s2(水平向)

1000

(720-1410)155地震烈度（Intensity)

中国地震烈度表烈度Ⅺ人的感觉

大多数房屋震害程度毁灭平均震害指数0.91-1.00其他现象地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上拱桥毁坏加速度，mm/s2(水平向)

速度，mm/s2(水平向)

烈度Ⅻ人的感觉

大多数房屋震害程度

平均震害指数

其他现象地面剧烈变化，山河改观加速度，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震级最大烈度160地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学161弹性回跳理论及其提出地震是由地下岩石的突然断裂而造成的，地球内部的不断运动造成地壳大规模变形是地震的根源，沿地震断裂面的突然滑移是地震波能量辐射的直接原因。1906年发生的旧金山大地震，为理解什么是地震提供了直接的观测事实。

美国工程师里德（Reid）根据这些该地震观测结果，提出了地震的弹性回跳假说：地球深部的作用力使地震活动区岩石产生变形，随时间增加变形渐渐变大。这种变形在很大程度上，起码在大约千年尺度上，是弹性变形。旧金山地震前，包括圣安德烈斯断层在内的广大区域发生弹性变形，积聚了弹性能量，地震时，圣安德烈斯断层发生错动，释放了积聚的能量，整个区域又回到原来的状态。162地震震源弹性回跳理论(ElasticReboundTheory)：163地震震源弹性回跳理论(ElasticReboundTheory)：跨圣安德列斯断层的篱笆在1906年旧金山地震之后发生3米的错动。164震源辐射图案（RadiationPattern):构造地震震源：

地球介质剪切破裂左旋断裂与右旋断裂165初动（FirstMotion)166167震源机制解

FocalMechanismSolution168震源机制解正断层逆断层169震源机制解走滑断层170震源机制解与板块边界171震源机制解与板块边界172震源机制解与板块边界大洋中脊（正断层）俯冲带（逆断层）转换带（走滑断层）173震源机制解与板块边界174震源机制解与板块边界175震源机制解与板块边界176地震学对大地构造学说的确立做出了重要贡献177复杂震源过程178复杂震源过程179汶川地震复杂震源过程180地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学181防震减灾地震预测：地震危险性预测：抗震工程：工程地震学：地震工程学：182地震预测地震三要素：时间－空间－强度成功的地震预测：准确地预测出地震的三要素183地震预测我国是联合国教科文组织认定的唯一对大地震作出过成功短临预报的国家。1975年2月，我们成功地预报了辽宁海城7.3级地震，拯救了成千上万人的生命。此外，我们对1976年松潘—平武间的7.2、6.7、7.2级地震，1976年盐源一宁蒗间的6.7、6.4级地震，以及1998年宁蒗6.2级震群型地震等许多破坏性地震，也都作过不同程度的预报，取得了比较好的社会效益。但是，1976年的唐山7.8级大地震和2008年的汶川8.0级地震及其它不少破坏性地震，我们却没有作出预报。在世界上其它国家，包括象美国、日本等发达国家在内，地震预报也仍然处于探索阶段，地震预报还远远没有做到象天气预报那样准确。

184地震预测长期预报：十几年至百年左右可能发生的地震;中期预报：几个月至几年可能发生的地震;短期预报：几天至几个月可能发生的地震;临震预报：几小时至几天可能发生的地震。预报地震是人们长期的愿望，但由于地震是在地下发生的，不能直接观察，更由于影响因素十分复杂，因此尚未完全解决，有成功的经验，也有失败的教训。1851995-2001年全球4级以上地震震中分布图

全球三个主要地震带：环太平洋地震带，欧亚地震带，大洋海岭地震带和东非裂谷地震带。地震主要发生在洋脊和裂谷、海沟、转换断层和大陆内部的古板块边缘等构造活动带。186187我国地处全球两大地震带之间，是一个多地震国家，地震带主要分布在：东南—台湾和福建沿海一带，华北—太行山沿线和京津唐渤地区，西南—青藏高原、云南和四川西部，西北—新疆和陕甘宁部分地区。中国是个多地震的国家188中国是个多地震的国家据历史记载，几乎各省都曾发生过破坏性地震。20世纪全世界发生的7级以上强震中，中国大陆占35%，有3次震级为8.5级以上的巨大地震发生在中国大陆。据统计，在全球10次死亡人数超过万人的大地震中，总死亡人数达百万，其中发生在我国的4次大震中死亡的人数占55%。所以，我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一。1891901975年2月4日海城7.3级大地震.死亡人数为1328人，是无地震警报和疏散居民情况下预期死亡人数的10%。

191地震危险性预测本地震烈度区划图上所标示的地震烈度值，系指在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为10％的烈度值。该烈度值称为地震基本烈度。192地震危险性预测193地震小区划地震小区划是指在城市或工程场区范围内，反映局部工程地震条件下地震破坏作用差异的地震安全性评价成果。该成果是城市和工程场区编制土地利用规划、制定防震减灾对策的基础资料，也是城市和工程场区内新建工程项目确定抗震设防要求的依据。地震小区划包括地震动小区划和地震地质灾害小区划。这些研究成果不仅依赖于对场地和区域地震与地质环境条件的研究；更重要的是必须建立在对场区范围内局部工程地震条件的详细勘探与测试的基础上。其中，地震动小区划应包括加速度峰值和反应谱小区划；地震地质灾害小区划应包括砂土液化、软土震陷、地震断层、地震滑坡等内容。

194地震小区划195地震小区划各建设、勘察、设计、工程咨询单位、施工图审查机构，市、区有关管理部门:

为进一步提高我市建设工程的抗震设防能力,保障人民群众的生命财产安全，根据《中华人民共和国防震减灾法》、《地震安全性评价管理条例》（国务院令第323号）、《建设工程抗震设防要求管理规定》（中国地震局令第7号）和《湖北省工程建设场地地震安全性评价管理办法》（省政府令第183号）,并结合我市实际，现就进一步加强我市建设工程抗震设防要求管理的有关规定，通知如下:

一、凡在我市行政区域内新建、扩建、改建的建设工程（含土木工程、建筑工程、线路管道和设备安装工程）,必须达到抗震设防要求,并按国家有关抗震设防规定、规范进行勘察、设计和施工。

二、我市主城规划区范围以内的一般建设工程,必须按照国家批准的“武汉市主城规划区地震动参数小区划”结果进行抗震设防；主城规划区范围以外的一般建设工程按“中国地震动参数区划图”(GB18306-2001)确定的抗震设防要求进行抗震设防。

三、我市主城规划区按工程地质等情况，划分为ⅠA、ⅠB、ⅡA、ⅡB、ⅡC、ⅢA、ⅢB七个设计地震动参数分区(详见附件：“武汉市主城规划区地震动参数小区划图”)，其中Ⅰ表示剥蚀丘陵区、Ⅱ表示老粘性土和隐伏老粘性土区、Ⅲ表示一般粘性土和淤泥质土区，A、B、C表示同一区中不同地震动参数分区，以上各区对应的基本地震烈度均为Ⅵ度。各分区对应于50年超越概率63%、10%和2%的地表水平向设计地震动峰值加速度及加速度反应谱(5%阻尼比)参数值如下表所示。

196设定地震模拟(Scenarioearthquakesimulation)197设定地震模拟(Scenarioearthquakesimulation)198设定地震模拟(Scenarioearthquakesimulation)199地震学是现代地球科学中年轻的、重要的学科200地震学与地球内部物理学地震学的起源地震学的定义地震学的研究内容地震波及其传播地震仪原理与地震图地球内部结构的确定地震的描述地震的产生地震预报工程地震勘探地震学201勘探地震学是勘探地球物理学的一个分支，它运用地震学理论和方法研究地球内部结构，利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田、某些金属框得勘查和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。应用领域：勘探和开发利用石油与天然气、地热资源、金属与非金属矿藏、预测与预防（或防治）诸如地震、火山、滑坡及岩爆等、自然灾害、保护与监测地球生态环境、…地球物理勘探（特别是地震勘探），对资源的开发和利用起到了关键作用勘探地震学202天然地震学：

被动源方法（passivesourcemethod），观测天然地震产生的地震波场。研究对象的尺度很大（几百到几千公里，甚至全部地球）。勘探地震学：主动源方法（activesourcemethod），利用人工震源（人工爆破、空气枪等）将信号传入地下，然后记录传回地表的地震波场。研究对象的尺度较小（几百米到几公里或几十公里、几百公里）。勘探地震学203勘探地震学的起源1851年：爱尔兰工程师罗伯特·马莱（RobertMallet）用炸药激发的人工地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度。这可以说是地震勘探方法的萌芽。在第一次世界大战期间，交战双方都曾利用重炮后坐力产生的地震波来确定对方的炮位。几位有关的人员后来都成为地震勘探方法的开拓者。

1913年左右：反射法地震勘探起源，加拿大发明家费森登（R.Fessenden）的提出反射地震学的想法，进行了尝试工作,但当时在技术上尚未达到能够实际应用的水平。1917年，他申请了该方法的专利并在第一次世界大战期间用于探测潜艇。204勘探地震学的起源1916年：德国地球物理学家明特罗普（LudgerMintrop）设计出一种地震仪，申请了专利，其测量精度使得地震勘探从实用性、经济性和精度上成为可能。1921年，他开办了一个名为Seismos（地震的希腊语）的公司。Seismos使用这种技术为全球的石油公司鉴别可能含有石油的岩层。1921年：美国俄克拉何马大学地球物理学家卡切尔(J.C.Karcher)把反射法投入实际应用，在俄克拉何马州首次记录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质工程公司。205勘探地震学的起源1930：根据反射法地震勘探的结果,在美国俄克拉何马地区发现了3个油田，从此反射法进入了工业应用的阶段。

1919年：折射法的实际应用开始于德国人明特罗普（LudgerMintrop），他于1919年申请到折射法的专利。从1924年开始的几年内，利用折射法在墨西哥湾沿岸地区发现了很多盐丘(一种储油构造),其中有不少已成为高产油田。20世纪30年代末：苏联Г.А.甘布尔采夫等吸收了反射法的记录技术对折射法作了相应的改进。早期的折射法只能记录最先到达的折射波；改进后的折射法还可记录后到的各个折射波，并可更细致地研究波形特征。中国于1951年开始正式进行地震勘探工作。206勘探地震学的作用现在的石油业，无论是采油的，炼油的，还是销油的，都能挣到可观的利润，没有那种产品能够完全替代石油及石油衍生产品。

内燃机的诞生，使石油第一次成为动力源，成为推动人类文明不可替代的动力能。第二次世界大战爆发，内燃机被普遍用于火车、汽车、飞机与轮船，大大刺激了对石油的需求。二战后汽车进入家庭，石油业步入黄金时期，年需求量以6%的速度持续递增，加上化工业的兴起和发展，使石油成为今天人类赖以生存的基础。

2008年全球500强企业前10名：1、美国埃克森美孚(ExxonMobil)，石油和石化，2、中国石油，石油和石化，4、俄罗斯天然气工业公司(Gazprom)，石油和石化，9、英国皇家荷兰/壳牌集团，石油和天然气。207勘探地震学的作用中国石油需求：在经济持续强劲增长的推动下，中国油气产业在过去十年中发展十分迅猛。目前中国是世界上仅次于美国的第二大石油消费国，石油消费量约占全球总消费量的9%。尽管中国的油气储备十分庞大，但是需求的迅猛增长和相对不足的生产水平使中国从1994年就成为石油净进口国。2004年，进口原油的数量占中国全年石油消费量的40%，这一比率还可能继续上升。208勘探地震学的作用容易找到的石油都找到了，剩下的60%石油，由于地质更复杂，隐蔽性更强，常规勘探技术已解决不了，必须用最先进的技术才能找到。地震勘探技术当之无愧成为油气藏勘探主角。地震勘探技术是当今发现新油气资源的重要手段，岩石物理技术是了解地下岩石和液体声波响应的最有效途径，地震岩石物理技术有效地将地震勘探与岩石物理研究紧密联系起来，成为油气地球物理勘探的关键基础研究领域之一，并于近十年来成功地推动了地震勘探技术的快速发展。几乎所有的石油公司都依赖地震勘探资料来确定勘探和开发井位。三维地震勘探技术能提供丰富的地质细节，极大地发掘了油藏工程的潜力。在我国，自大庆油田