地球物理学基础答案2010版

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 )
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
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
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
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
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
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
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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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
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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
体变模量 K 2） 、拉梅常数的取值范围为[-1,1/2].
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
4 3
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
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
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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