新编第十一章地震作用课件.ppt

1、第十一章第十一章 地震地震(Earthquake(Earthquake action)作用作用地震地震,是危及人类生存的特大地质灾害是危及人类生存的特大地质灾害(disaster)(disaster)！预警：我国近期的三次大地震预警：我国近期的三次大地震1.1976.7.28,3:481.1976.7.28,3:485454a.m.,a.m.,唐山唐山,震级震级7.8,7.8,烈度烈度11,11,整个城市毁于一旦整个城市毁于一旦,死亡数十万人死亡数十万人.历史照片：火车站与房屋倒塌历史照片：火车站与房屋倒塌,桥梁毁坏桥梁毁坏,地面水平位移、地面水平位移、错开与张裂错开与张裂,工厂烟囱左行扭动，

2、地面下陷、喷沙工厂烟囱左行扭动，地面下陷、喷沙.2.2019.9.21,1:47a.m.,2.2019.9.21,1:47a.m.,台湾中部台湾中部,震级震级7.67.6。近。近S-NS-N向的车龙铺断裂活动，南投向的车龙铺断裂活动，南投-埔里房屋埔里房屋倒塌倒塌,桥梁毁坏桥梁毁坏,街面波浪起伏街面波浪起伏,死亡数千人。山林火灾死亡数千人。山林火灾,青山变秃山青山变秃山,日月潭变脏潭日月潭变脏潭.1976.7.281976.7.28，震后，震后唐山一片废墟唐山一片废墟 1976.7.281976.7.28，地震，地震坍塌的唐山剧场坍塌的唐山剧场 1976.7.281976.7.28，地震，地震

3、坍塌的唐山大桥坍塌的唐山大桥 1976.7.281976.7.28，震后，震后倒塌的唐山机车车辆厂倒塌的唐山机车车辆厂美美PrincetonPrinceton大学大学John SuppeJohn Suppe院士认为系断裂推复院士认为系断裂推复成因成因.厦门地震学家厦门地震学家98.1098.10早已预测到该次地震早已预测到该次地震,但当时李登辉搞但当时李登辉搞”两国论两国论”,错失了防震良机错失了防震良机.99.10.22,10:18a.m.,99.10.22,10:18a.m.,台湾嘉义台湾嘉义-南投南投,震级震级6.4,6.4,房屋庙宇倒塌房屋庙宇倒塌,火灾频繁火灾频繁,261,261人受

4、伤人受伤.震前异象不断震前异象不断:毛毛虫、老鼠乱窜毛毛虫、老鼠乱窜,鱼浮水面鱼浮水面(嘉义嘉义,宜兰宜兰),),古井水变混浊古井水变混浊(嘉义民雄乡嘉义民雄乡),),清溪水冒硫磺清溪水冒硫磺味，冒泥浆气泡味，冒泥浆气泡(嘉义水上乡嘉义水上乡),),干稻田喷黑砂水干稻田喷黑砂水(台南后壁乡台南后壁乡).).台人迷信台人迷信,不顾生危，震停便集众不顾生危，震停便集众拜佛拜佛,负伤乃至住院负伤乃至住院,仍口中喃喃念佛仍口中喃喃念佛.2019年年5月月12日日14时时28分分04秒秒，四川汶川，四川汶川震级：震级：里氏震级里氏震级8.0级，矩震级级，矩震级7.9级；级；震中烈度：震中烈度：最大最大1

5、1度度；伤亡人数：；伤亡人数：69227人遇难，人遇难，374643人人受伤，失踪受伤，失踪17923人人。四川汶川、北川，四川汶川、北川，8级强震级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别离死别西南处，国有殇。这是新中国成立以西南处，国有殇。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此次来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此次地震重创约地震重创约50万平方公里的中国大地！为表达全万平方公里的中国大地！为表达全国各族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀国各族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务院决定，悼，国务院决定，2

6、019年年5月月19日至日至21日为全国哀日为全国哀悼日。自悼日。自2009年起，每年年起，每年5月月12日为全国防灾减灾日为全国防灾减灾日。日。世界有史以来最大的地震是世界有史以来最大的地震是1960年智利里氏年智利里氏8.9级地震，系自级地震，系自1900年有记录以来全世界发生的最强烈地震，致死年有记录以来全世界发生的最强烈地震，致死1655人。人。那次地震继而触发海啸，波及夏威夷群岛、日本和菲律宾群那次地震继而触发海啸，波及夏威夷群岛、日本和菲律宾群岛。岛。中国有史以来最大地震中国有史以来最大地震 是是1950年年8月月15日西藏墨脱里氏日西藏墨脱里氏8.6级级地震，墨脱大地面目全非，在

7、数万平方公里的地面上，平均地震，墨脱大地面目全非，在数万平方公里的地面上，平均每每1平方米的面积就有平方米的面积就有1.1平方米的物质参与了滑移。这次大平方米的物质参与了滑移。这次大地震中，中印两国共死亡约地震中，中印两国共死亡约4000人。烈度达到人。烈度达到12度的超级大度的超级大地震。地震。1201年年7月，发生在地中海东部的地震约造成月，发生在地中海东部的地震约造成110万人死亡，万人死亡，伤亡主要发生在埃及和叙利亚。伤亡主要发生在埃及和叙利亚。1556年年2月月2日，中国的陕西、山西和河南三省发生地震，估日，中国的陕西、山西和河南三省发生地震，估计有计有83万人死于这次地震。万人死于

8、这次地震。地震地震:排在第一位的自然灾害排在第一位的自然灾害 我们的任务我们的任务1.1.预测预报地震；预测预报地震；2.2.为城建、桥梁、铁路、水库工程等建为城建、桥梁、铁路、水库工程等建设把关：多大安全系数设把关：多大安全系数?能抗多大地震能抗多大地震?库水会不会引发库水会不会引发地震地震?3.?3.了解地球的结构构造（人工地震、了解地球的结构构造（人工地震、COCOPCOCOP、核爆）、核爆）第一节第一节 地震学地震学 SeismologySeismology基本概念基本概念 定义定义:地震是地壳的快速颤动，由地球内地震是地壳的快速颤动，由地球内 部的不平衡运动部的不平衡运动(内动力地质

9、作用内动力地质作用)所产生所产生,是一种经常发生的、有规是一种经常发生的、有规 律的自然灾害地质现象律的自然灾害地质现象.特点：特点：突发性突发性（paroxysm）毁灭性毁灭性（truculent）连锁性连锁性（chain-reacting）二二.10.10项名词解释项名词解释1.1.震源震源（B):B):引发地震、释放深部能量的源区。引发地震、释放深部能量的源区。2.2.震中震中（E E）：震源）：震源(B)(B)在地表的垂直投影。在地表的垂直投影。3.3.震源深度震源深度(h):(h):震源到震中的距离震源到震中的距离(BE)(BE)。4.4.震中距震中距():():地震台地震台(地面上

10、受地震影响的任一点地面上受地震影响的任一点)到震中的水到震中的水平距离平距离(ES)(ES)。5.5.震源距震源距（d d）：震源到地震台的距离）：震源到地震台的距离(BS)(BS)。6.6.等震线等震线：地震烈度相等的点的连线。：地震烈度相等的点的连线。7.7.地震烈度地震烈度(intensity)(intensity)：MercallMercall（意）根据建筑物破坏程度（意）根据建筑物破坏程度将其分成将其分成1212个等级，即个等级，即1212度地震烈度度地震烈度.我国采用了这一分类法我国采用了这一分类法,并建立了并建立了1212度地震烈度表度地震烈度表(P88,(P88,表表6-2).

11、6-2).B BE Eh hS Sd d8.8.震级震级(magnitude)(magnitude)：衡量地震绝对强度的级别衡量地震绝对强度的级别.由地震释放能量的大小所决定，一次地震只有一个由地震释放能量的大小所决定，一次地震只有一个震级震级.里氏震级里氏震级：California Institute of California Institute of TechnologyTechnology的的 Charles Francis Richter以智利以智利8.98.9级级地震释放的能量为依据，依次确定出震级与能量的地震释放的能量为依据，依次确定出震级与能量的关系（关系（P87P87表表6-

12、16-1）.9.0:350亿吨亿吨 1960年智利大地震年智利大地震10.0:1兆吨（兆吨（1万亿吨）万亿吨）约相当于一个直径约为约相当于一个直径约为100千米的石质陨石以秒速千米的石质陨石以秒速25千米撞击地球时所产生的千米撞击地球时所产生的地震。地震。9.9.震级确定震级确定:一般取距震中一般取距震中100100公里处标准公里处标准地震仪记录的地震波最大震幅的对数值确地震仪记录的地震波最大震幅的对数值确定之定之.震幅单位为震幅单位为m.m.如最大震幅为如最大震幅为10mm=10000m10mm=10000m，其对，其对数值为数值为4 4，震级即，震级即4.4.（矩震级）（矩震级）矩震级（矩

13、震级（Mw）与里氏震级（）与里氏震级（ML）、面波震级）、面波震级（Ms）及体波震级（）及体波震级（mb）1960年智利大地震，测定的矩震级年智利大地震，测定的矩震级Mw=9.5，而面，而面波震级已经饱和，仅为波震级已经饱和，仅为8.5。我国对外公布的震级大多是面波震级而不是矩震级。我国对外公布的震级大多是面波震级而不是矩震级。零级地震的能量：零级地震的能量：6.36.310101111尔格尔格.3.5.3.5级以上为级以上为有感地震有感地震.有感无感，取决于物体离有感无感，取决于物体离震源震源和和震中的距离震中的距离、二者之间的物质影响地震波传递的程度大小二者之间的物质影响地震波传递的程度大

14、小.不同震级之间是对数关系，震级差一级，能量约差不同震级之间是对数关系，震级差一级，能量约差3232倍。倍。一般来讲震级大烈度也大一般来讲震级大烈度也大,但无绝对的对应但无绝对的对应关系关系.如摩洛哥阿加迪市如摩洛哥阿加迪市1960.2.291960.2.29发生的地震发生的地震仅仅5.85.8级，但震源浅级，但震源浅,破坏力大，烈度达到破坏力大，烈度达到9-109-10，造成造成SaadaSaada四层以上旅馆全部倒塌。四层以上旅馆全部倒塌。反之，烈度小反之，烈度小震级小震级小.如日本海沟深源地震如日本海沟深源地震,地表烈度就小地表烈度就小.10.10.震源波震源波:以弹性振动方式从震源发出

15、并传播以弹性振动方式从震源发出并传播的弹性波。刚性岩块一旦破裂就会引起弹性振的弹性波。刚性岩块一旦破裂就会引起弹性振动动,产生地震。产生地震。地壳的慢速运动表现为地壳的慢速运动表现为固体潮固体潮特点特点;地震发地震发生多有个能量积累的前奏。生多有个能量积累的前奏。第二节第二节 地震分类地震分类1 1 按按震源深度震源深度分三种分三种:浅源浅源(0-70km),(0-70km),中源中源(70-300km),(70-300km),深源深源(300-700km(300-700km）浅源者浅源者,规摸大规摸大,破坏性强；中、深源者，与板块活动有关破坏性强；中、深源者，与板块活动有关,区区域或全球规模

16、域或全球规模,对地表破坏性并不强。对地表破坏性并不强。2 2 按按成因成因分三种分三种:构造、火山、陷落地震。构造、火山、陷落地震。构造地震构造地震:由构造作用产生的地震。（由构造作用产生的地震。（断层说断层说）活动构造活动构造：1010万年以来发生的断裂、褶皱等变形构造。万年以来发生的断裂、褶皱等变形构造。弹性回跳说弹性回跳说:岩石受力弯曲岩石受力弯曲产生断裂产生断裂岩层回弹岩层回弹-地震地震弯曲弯曲消失。消失。火山地震火山地震：与火山活动有关；局部规模。（：与火山活动有关；局部规模。（相变说相变说）陷落地震陷落地震：与溶洞崩塌有关；局部规模。：与溶洞崩塌有关；局部规模。诱发地震：诱发地震：

17、地下核爆炸、水库储水、油田抽水和注水、矿山开地下核爆炸、水库储水、油田抽水和注水、矿山开采等活动引起的地震。采等活动引起的地震。3 3 按按时间时间分三种分三种:现代地震、历史地震、古地震现代地震、历史地震、古地震(0.5-4(0.5-4万年万年)1889年年-1976年全球特大地震统计年全球特大地震统计 唐山唐山地震地震:地面右旋错开地面右旋错开 第三节第三节 地震波与地震仪地震波与地震仪一一.地震波：由地震产生的弹性波地震波：由地震产生的弹性波.按传播方式分二类三种按传播方式分二类三种.1.1.体波体波(body wave)(body wave)：地震时从震源发出并能在地球内部各：地震时从

18、震源发出并能在地球内部各 方向传播的弹性波方向传播的弹性波.它包括地震纵波和横波它包括地震纵波和横波.1.1 1.1 纵波纵波(P(P波波):为推进波为推进波(push wave),(push wave),如弹簧如弹簧,质点振动质点振动 方向与波的传播方向一致方向与波的传播方向一致;在固、液、气体中均可传在固、液、气体中均可传 播播;它通过介质体积的变化而传播它通过介质体积的变化而传播,速度快速度快,最先到达最先到达 震中震中,引起地面最先发生上下振动引起地面最先发生上下振动.但破坏性较弱但破坏性较弱.1.2 1.2 横波横波(S(S波波):为剪切波为剪切波(shear wave),(shea

19、r wave),如抖绳如抖绳,质点振动质点振动 方向与波的传播方向垂直方向与波的传播方向垂直;只能在固体中传播；它通只能在固体中传播；它通 过介质形态的变化而传播过介质形态的变化而传播,速度较慢速度较慢,晚于纵波到达晚于纵波到达 震中震中,引起地面前后左右振动引起地面前后左右振动.破坏性较强破坏性较强.2.2.面波（面波（L L波波):S S波和波和P P波在地表相遇激发产生的一种弹性波波在地表相遇激发产生的一种弹性波.仅沿地表面或弹性分界面传播仅沿地表面或弹性分界面传播,不能传入地下不能传入地下.特点是：波长大、振幅大、传播慢、破坏性最大特点是：波长大、振幅大、传播慢、破坏性最大.二二.地震

20、仪地震仪(seismograph)(seismograph):记录地震波的仪器记录地震波的仪器1.1.东汉张衡（公元东汉张衡（公元132132年）发明侯风地动仪年）发明侯风地动仪(P77).(P77).青铜，直径八尺青铜，直径八尺,形如酒坛形如酒坛.中心设中轴中心设中轴,四周为四周为8 8条杠杆机制的龙条杠杆机制的龙,龙口各含一铜球龙口各含一铜球,下有一蛤蟆张口承接下有一蛤蟆张口承接.受某方地震波冲击受某方地震波冲击,立杆失去立杆失去平衡平衡,侧向震波方向侧向震波方向,使此方龙口张开使此方龙口张开,铜球落入蛤蟆口中铜球落入蛤蟆口中,便知此方便知此方发生了地震发生了地震.特点特点:只能验震只能验

21、震,不能记录不能记录2.2.地震仪地震仪：依据摆的原理设计：依据摆的原理设计.仪器分二部分：拾震器仪器分二部分：拾震器(接受振动接受振动)、记录器、记录器(记录震动记录震动).).附件有附件有:放大器放大器,时钟时钟,报警器报警器 特点特点:既能验震既能验震,又能记录又能记录三三.地震谱地震谱:地震仪记录下来的起伏震动的曲线地震仪记录下来的起伏震动的曲线.曲线上曲线上S-PS-P为时差为时差(纵、横波到达地震台的时间差纵、横波到达地震台的时间差).).1 1 利用利用S-PS-P时距曲线时距曲线,可可求出震中和震中距求出震中和震中距（P77,P77,图图7-57-5）如有三个台站，则可利用测得

22、的三个震中距（如有三个台站，则可利用测得的三个震中距（XAXA、XBXB、XC),XC),用交会法可求得震中用交会法可求得震中:以以XAXA、XBXB、XCXC为半径作圆为半径作圆,可得交点可得交点.2 2 利用利用走时表走时表，也可求震中，也可求震中.每个每个S-PS-P时间均对应有一个时间均对应有一个;三点求震中方法同上三点求震中方法同上.3 3 根据出射角求震源深度根据出射角求震源深度.4 4 震级公式：震级公式：M=0.58IM=0.58I0 0+1.5+1.5（I I0 0为震中烈度）为震中烈度）第四节第四节 地震的分地震的分布布一一.世界地震的分布世界地震的分布1.1.环太平洋带环

23、太平洋带:集中了世界上集中了世界上80%80%浅源、浅源、90%90%中源、中源、100%100%深源地震，新西兰深源地震，新西兰-印尼印尼-台湾台湾-日本日本-勘察勘察加半岛加半岛-阿留申群岛阿留申群岛-阿拉斯加阿拉斯加-美国西海美国西海岸岸-墨西哥墨西哥-安第斯山安第斯山-马尔维拉斯群岛马尔维拉斯群岛-南乔治南乔治亚岛亚岛2.2.地中海地中海-印尼带印尼带：地中海、喜马拉雅、印尼：地中海、喜马拉雅、印尼集中了世界上集中了世界上15%15%的地震，主要是浅源、中源地的地震，主要是浅源、中源地震震3.3.洋脊地震带洋脊地震带：位于全球洋脊的轴部：位于全球洋脊的轴部,全为浅源全为浅源小地震小地震

24、二二.我国地震的分布我国地震的分布1.1.邻近环太平洋地震带邻近环太平洋地震带:东北东北,华北华北,华南华南,台湾台湾,华东华东沿海沿海为中为中-浅源地震浅源地震,但东北有深源地震但东北有深源地震.华北为古老刚性地壳华北为古老刚性地壳,不震则已不震则已,一震则大震一震则大震.华南为较年青破裂型地壳华南为较年青破裂型地壳,能量不易集中能量不易集中,故大震极故大震极少少.2.2.西北西北-西南地震带西南地震带:塔里木、喜马拉雅、川西塔里木、喜马拉雅、川西-滇滇东东.为新构造强烈活动区为新构造强烈活动区,属地中海属地中海-印尼带印尼带.多发生在盆地与高山的交接带多发生在盆地与高山的交接带.为中为中-

25、浅源地震浅源地震,震级较大震级较大,5-7,5-7级常见级常见.大洋板块俯冲引发地震和火山模块图大洋板块俯冲引发地震和火山模块图中国地震震中分布图中国地震震中分布图 第五节第五节 地震预报与预防地震预报与预防（forecast）（地震预报三要素：时间、地点、震级）（地震预报三要素：时间、地点、震级）一一.中长期预报中长期预报1.1.根据地震活动规律预测根据地震活动规律预测1011-1076:1011-1076:活跃活跃6565年年1077-1289:1077-1289:平静平静212212年年1290-1368:1290-1368:活跃活跃7878年年1369-1483:1369-1483:平

26、静平静114114年年1484-1730:1484-1730:活跃活跃246246年年1731-1811:1731-1811:平静平静8080年年 1812-1812-现在现在:预计活跃预计活跃200200年（至年（至20192019年）年）规律规律:活跃期越来越长，平静期越来越短活跃期越来越长，平静期越来越短.2.2.地震地质调查预测地震地质调查预测 确定地震危险地带（活断层带）。确定地震危险地带（活断层带）。二二.近震预报近震预报地面变形测量地面变形测量（卫星激光距离测量）（卫星激光距离测量）地应力测量地应力测量地球物理测量地球物理测量a a 地磁场地磁场：岩石的压磁效应出现的地磁场变化。

27、：岩石的压磁效应出现的地磁场变化。b b 电阻率电阻率：岩石承受力达到破坏所需力的一半时，：岩石承受力达到破坏所需力的一半时，会产生裂隙，使体积增加。造成扩容会产生裂隙，使体积增加。造成扩容,电阻率增加。电阻率增加。地声地光地声地光地下水变化、水面变化、井水化学成分变化地下水变化、水面变化、井水化学成分变化;泥砂上喷泥砂上喷;氡气量变化。氡气量变化。动植物异常动植物异常（竹林开花（竹林开花,鸡飞狗叫鸡飞狗叫,鼠虫乱窜）鼠虫乱窜）地震规律地震规律：小震后有大震、大震后有余震。：小震后有大震、大震后有余震。三三.海啸海啸(tsunami)(tsunami)1 1 定义定义:海底突然局部变动，引起海

28、水大幅度升降，形成巨大波海底突然局部变动，引起海水大幅度升降，形成巨大波 浪的现象浪的现象.多由海底的地壳运动多由海底的地壳运动(地震和火山地震和火山)所引起所引起.2 2 实例：实例：19371937年前苏勘察加半岛年前苏勘察加半岛,浪高达浪高达6464米、波峰距米、波峰距100100公里、公里、速度速度700-800700-800公里公里/小时小时3 3 破坏：破坏力极大破坏：破坏力极大.1960.1960年智利地震产生海啸，年智利地震产生海啸，700700公里公里/小小 时传至日本，冲进海港，将码头淹没，房屋冲跨，将时传至日本，冲进海港，将码头淹没，房屋冲跨，将 鱼船鱼船“开运丸开运丸”

29、号冲上陆地，压倒民房号冲上陆地，压倒民房.4 4 原因：海底断裂活动，引起地震原因：海底断裂活动，引起地震;或海底火山口崩塌或海底火山口崩塌,或海底或海底 斜坡上沉积物的大规模滑动斜坡上沉积物的大规模滑动5 5 地点：与地形、构造环境有关地点：与地形、构造环境有关.海岸临近深海海岸临近深海,大能量的海水大能量的海水 汹涌上岸（智利、日本）汹涌上岸（智利、日本）;喇叭形海湾、四周都是海洋喇叭形海湾、四周都是海洋 的地方如夏威夷，极易受海啸影响的地方如夏威夷，极易受海啸影响.6 6 我国：影响较小我国：影响较小.一是近岸有宽阔的大陆架，摩擦作用大一是近岸有宽阔的大陆架，摩擦作用大,海啸能量被消耗海

30、啸能量被消耗,二是岛屿起屏障作用二是岛屿起屏障作用.注意注意:钱塘江大潮与潮汐有关钱塘江大潮与潮汐有关,不是海啸不是海啸.四四.地震预防地震预防增加建筑物的防震强度增加建筑物的防震强度灌水（减小摩擦力）灌水（减小摩擦力）通过一系列无破坏的小震释放能量通过一系列无破坏的小震释放能量制造平衡（地基用钢珠）制造平衡（地基用钢珠）五五.地震利用地震利用1 1 地震层析地震层析:宽频带高分辨率地震波接收仪宽频带高分辨率地震波接收仪,研究深部构造研究深部构造2 2 地震勘探地震勘探,寻找石油寻找石油3 3 地震能量能否应用？地震能量能否应用？第十一章重点第十一章重点 一、重要术语与概念一、重要术语与概念

31、挤压波，剪切波，面波；震级确定挤压波，剪切波，面波；震级确定(智利智利8.98.9级级)、烈度；、烈度；震中、震中、震源；震源；海啸；震波特征海啸；震波特征(固体潮固体潮)。二、重要概念与特征二、重要概念与特征 1.1.三种地震波在介质中的传播特点（三种地震波在介质中的传播特点（P P波最快、波最快、S S波不波不能过液体、面波破坏最大）能过液体、面波破坏最大）2.2.地震特点：突发性、毁灭性、连锁性地震特点：突发性、毁灭性、连锁性 3.3.地震预报三要素地震预报三要素 3.3.海啸基本特征海啸基本特征 4.4.地震的分类地震的分类(深度深度3 3、成因、成因4 4、时间、时间3)3)5.5.全球地震的分布全球地震的分布