地球物理学基础答案2010版

地震学、地震波、震中、弹性理论、不可压缩性、各向同性、韧性变形、软流圈、 岩石圈、地幔、弹性常数、切向力
应力、波动方程、体波、压缩波、泊松比、剪切波、面波、脆性变形、岩石层、走时曲线
Stress, wave equation, body wave, compressional wave, poisson’s ratio, shear wave, surface wave, brittle deformation, lithosphere, travel time curve
由 M M1 M 2 , M1
I
5 5 1 R15 2 ( R2 R15 ) R15 ) 2 2 2 1 R15 2 ( R2 M M M 3 3 3 5 1 R13 2 ( R2 R13 ) 5 1 R13 2 ( R2 R13 ) 5 1 R13 2 ( R2 R13 )
M'
将 R2 R 2 R1 带入得 I 3） 、I
31 ' 2 M R ，其中 M’为空心球体质量，R 为球体外半径。 70
R 5 R15 2 2 M 1 R12 M 2 2 3 R2 R13 5 5 4 4 3 1 R13 , M 2 2 ( R2 R13 ) 得 3 3
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地球物理学基础(2010)作业参考答案
地球物理学基础（2010）
作业 02
一、英汉互译 （20 分） Seismology ， seismic waves， epicenter，theory of elasticity, incompressibility, isotropic, ductile deformation, asthenosphere, lithosphere , mantle, elastic constant, tangential force
二、描述下列各种震动激发的弹性介质内质点运动特点，并画图示意：（15分） P波，SV波、SH波
答： 三、1）简述五个弹性常数 λ、E、µ、Κ、 的意义及推导公式；2）思考 的取值范围；3） 推导这五个弹性常数的相互关系，如由两个独立弹性常数（ 、µ）推导其余三个常数（λ、 E、Κ） ，写出步骤、公式。 （35 分） 答：1） 、杨氏模量 E 剪切模量
2
dI (r sin ) 2 dm r 2 sin 2
M 4 R3 3
dV r 2 sin 2
M 4 R3 3
r 2 sin drd d
M 4 R3 3
r 4 sin 3 drd d
8 R 5 2 I dI r sin drd d MR 2 ，其中 M 为球体质量，R 4 4 5 V R3 V R 3 15 3 3 M
地球物理学基础(2010)作业参考答案
地球物理学基础（2010） 作业 01 1、通过这两次课对地球物理学的介绍，请联系实际谈谈你对地球物理的认识和看法（如什 么是地球物理，它所研究的对象、主要内容和方法等） 。 结合原来专业、现在专业，谈谈地球物理将在你今后的科研、工作中发挥的作用。 答： 地球物理学研究的内容包括研究地面形状的大地测量学， 研究海洋运动的海洋物理 学，研究低空的气象学和大气物理学，研究高空以至行星际空间的空间物理学，研究地球本 体的固体地球物理学，以及其他一些小分支如火山学、冰川学、大地构造物理学等。狭义的 地球物理一般指固体地球物理学。 固体地球物理包括地震学、 地球电磁学与古地磁、 重力学、 地球动力学等。 地球物理学的研究方法包括地震学（天然地震、人工地震） 、势能场（重力场、电磁场） 、 地热流等方法。 地球物理对社会发展有巨大的推动作用，能应用于防灾减灾、资源能源探测、考古、工 程建设、国防安全等各个领域。 2、查资料：估算 1）地球每秒所释放的能量； 2）全世界以及中国总的电力装机容量； 3）对这两组数据进行分析说明或评价 答：1） 、参考 HN Pollack, SJ Hurter, JR Johnson. Heat Flow from the Earth's Interior: Analysis of the Global Data Set. Reviews of Geophysics,1993. 的文章中给出的全球热流值，海 洋和大陆平均大地热流值为 102±2.2 mWm-2 和 65±1.6mWm-2，计算得到全球总的热 流损失为 44.2*1012W。 2）、中国总的电力装机容量在 2009 年约为 9 亿千瓦时，全球总的电力装机大概为 30 亿千瓦时。 3） 、地球释放的能量要远大于装机容量，地热是一个庞大的能源来源，如果能够好好利 用，将会缓解日益突出的能源供应不足的问题，推动社会发展。 3、试画出几种断层的结构示意图，并标明受力情况 答：正断层：地层两侧受到水平拉伸力，上下面受到挤压力，一般的情况是，在水平拉伸力 和垂向挤压力的作用下，下盘上升，上盘下降。 逆断层：地层两侧受到水平挤压力，上下面受到拉伸力，一般的情况 在水平挤压力和垂 向拉伸力的作用下，上盘上升，下盘下降。 走滑断层：地层两侧受到水平挤压力，另外两侧受到水平拉伸力，由于没有受到垂向力的 作用，或者垂向力的作用可以忽略不计，走滑断层的上下两盘只是在水平方向上有位 移，垂向上没有。走滑断层还分为左旋和右旋断层。 正断层
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地球物理学基础(2010)作业参考答案
震级(M)：7.1 纬度(°) ：33.1 深度(千米)：33 参考位置：青海省玉树藏族自治州玉树县 第三次地震 ： 发震时刻：2010-04-14 09:25:17.8 震级(M)：6.3 纬度(°) ：33.2 经度(°) 96.6 深度(千米)：304·14 玉树 地震地点 参考位置：青海省玉树藏族自治州玉树县 地震类型：青海本次地震属于强烈的浅源性地震 玉树地震地表破裂大致可分为 3 段：西段为玉树县赛马场以西，长约 16 公里，表现为 左旋走滑为主兼逆冲，最大水平走滑位移为 175 厘米，垂向断距达 60 厘米。中段主要 在城区南部，长约 3 公里，由多条 “雁列式”分布的地表破裂组成，表现为左旋走滑 性质，该段地面最大水平位移约 30 厘米。东段从玉树县城扩展到结古镇禅古村，长约 4 公里，表现为走滑—逆冲型，局部以逆冲为主，地面垂直断距约 60 厘米，水平位移 约 30 厘米。城区没有发现大的破裂带。 经度(°) 96.7
F/A ，是拉/压力与纵向形变的比值，表示材料的抗拉伸强度。 L / L
F/A ，是剪切力与切变角的比值，表示材料的抗剪切强度。 L / L
泊松比
W / W W ，表示横向和纵向形变的比值。 L L / L
P ，是静水压与体应变的比值，表示材料的抗压缩强度。 V / V 2 拉梅常数 K ，可用来描述地震波速度。 3
2(
2/5*(M1*R1^2+M2*R^2)=k*M*R^2 M1=2*4*PI*R1^3/3;M2=4*PI*R^3/3;M=M1+M2 得到 4*R1^5-10*k*R1^3*R^2+(2-5*k)*R^5=0 解得 R1 =0.54 或 0.82 R
6、查找相关资料概述汶川地震和玉树地震的时间、形成机理、强度范围、破坏程度等。 答：汶川地震 时间：2008 年 5 月 12 日 14 时 28 分 04 秒 纬度：31.0°N 经度：103.4°E 深度：33 km 震级：里氏 8.0 级，矩震级 7.9 级
逆断层
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地球物理学基础(2010)作业参考答案
走滑断层
4、画出地球分层结构（比例图）
答： 5、计算 1）均匀球体的转动惯量； 2）中空一半球体的转动惯量； 3）假设地球从地表至地心分为两层，且内外密度之比为 3:1,惯量矩系数（k）为 0.331,求内外半径之比 R1:R2 答：1） 均匀球体：取一小体积元， dV rd r sin d dr r sin drd d
体变模量 K 2） 、拉梅常数的取值范围为[-1,1/2].
R1 5 ) 1 2 1 R 2 ( R R ) 2 1 2 R R 2 R2 k 0.331 2 5 R2 R 2 ( R R ) 5 R22 2 R R 5 2( R1 )3 1 R2
5 1 1 3 1 1 5 2 3 2 5 1 3 1 5 1 3 1 5 2 3 2
4 3
பைடு நூலகம்
M
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地球物理学基础(2010)作业参考答案
为球体半径 2） 、中空一半球体：
I dI
V
M'
4 3 ( R2 R13 ) V 3
4 3 r sin drd d
5 5 8 ( R2 R15 ) 2 ' R2 R15 M 3 4 R2 R13 15 5 3 ( R2 R13 ) 3
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地球物理学基础(2010)作业参考答案
最大烈度：11 度 震中位置： 都江堰市西 21 km（267°） 崇庆县西北 48 km（327°） 大邑县西北 48 km（346°） 成都市西北 75 km（302°） 地震成因：印度洋板块向亚欧板块俯冲，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。 地震类型：为逆冲、右旋、挤压型断层浅源性地震。 影响地区：震中 50km 范围内的县城和 200km 范围内的大中城市受灾最为严重。中国除黑龙 江、吉林、新疆外均有不同程度的震感，其中以陕甘川三省震情较为严重。港澳地区在地震 发生三分钟后感到震动，越南河内、泰国曼谷、台湾台北和巴基斯坦分别在地震后的 5、6、 8 和 10 分钟后感到震动。 地质破坏：它造成了连接青藏高原东部山脉和四川盆地之间大约 275 千米长的断层。 人员伤亡：据不完全统计，截至 2009 年 4 月 25 日，全国遇难人数为 69225 人；全国受伤人 数为 374640 人；全国失踪人数为 17939 人。四川省共有 68712 名同胞遇难，17921 名同胞 失踪。其中共有 5335 名学生遇难或失踪..... 经济损失：截至 2008 年 9 月 4 日，汶川地震造成的直接经济损失 8451 亿元人民币。四川最 严重，占到总损失的 91.3%，甘肃占到总损失的 5.8%，陕西占总损失的 2.9%。国家统计局 将损失指标分三类，第一类是人员伤亡问题，第二类是财产损失问题，第三类是对自然环境 的破坏问题。在财产损失中，房屋的损失很大，民房和城市居民住房的损失占总损失的 27.4%。包括学校、医院和其他非住宅用房的损失占总损失的 20.4%，这三类是损失比例比 较大的，70%以上的损失是由这三方面造成的。另外还有基础设施，道路、桥梁和其他城市 基础设施的损失，占到总损失的 21.9%。 玉树地震 发生于北京时间 2010 年 4 月 14 日，其中震级最大的一次发生于 7 时 49 分，震中位于中国 青海省玉树藏族自治州的玉树县境内，震源深度有三个版本，分别为美国地质勘探局的 10 公里、 中国国家地震局的 33 千米和中国科技大学地球和空间科学学院测得的 15 公里。 中国 地震台网测定为 7.1 级。美国地质勘探局的监测为 6.9 级。 第一次地震： 发震时刻：2010-04-14 05:39:57 震级(M)：4.7 纬度(°) ：33.1 经度(°)：96.6 深度(千米)：6 参考位置：青海省玉树藏族自治州玉树县 第二次地震： 发震时刻：2010-04-14 07:49:40