地震概论知识点串讲

我国是个多地震国家，20世纪以来，我国发生了 800多次6级以上的地震，平均每年约8次；历史记载 全球死亡超过20万人的地震有6次，其中在中国就有 4次。
天然地震的分类
按成因分：1）构造地震；2）火山地震；3）陷落地 震。
按震源深度分：1）浅源地震；2）中源地震；3）深 源地震；
按震中距分：1）地方震；2）近震；3）远震。 按震级分：1）弱震：M<3的地震。2）有感地震：
• 根据质点振动方向和波传播方向的关系分为两 类：平行的称为纵波，垂直的称为横波。固体能 传播横波或纵波，液体、气体只能传播纵波。
• 可以用波阵面、波前、波线等概念来描述波的 传播，用波长、周期、频率等概念来描述波的特 征。
二、地震波
• 地震波是一种由地震震源发出在地球内部传 播的波。从地震波的走时,频率和振幅特性或频 散性质,可以确定地球内部的波速和深度的关系。
地震学基本概念
地震波：发生于震源并在地球表面和内部传播的弹 性波称为地震波。震源、震中、震源深度、震中。
烈度：按一定的宏观标准，表示地震对地面影响和 破坏程序的一种量度。按烈度值的大小排列成表， 称为烈度表。将地面上等烈度的点联成线，称为等 震线。
震级：按一定的微观标准，表示地震能量大小的一 种量度。用字母M表示。 震级和烈度都是衡量地震 强度的一种量度。两者之间的关系复杂。
• 地球介质通常可以认为是均匀和连续的且一 般可视为完全弹性体。
• 岩石的弹性性质可用某些弹性常量来描述， 主要有杨氏模量(E)、泊松比(ν)、体变模量(K) 和切变模量(μ)这四个弹性常数。
• 在没有外力作用时,弹性介质的位移场应满足
方程
• 从方程可解出，在无限的、均匀的、连续的和 各向同性的介质中，距离震动源足够远时，可以 产生纵波和横波两种不同类型的波。
• 纵波速度比横波大（一般为：VP 3VS）,而且
在地震记录上首先到达，所以纵波也称为 P 波 (Primary wave),横波也称为S波(Secondary wave)
三、地震波的类型
• 地震波的类型包括体波、面波、地球自由振荡 和脉动。
• 体波是指可以在地球内部三维空间中向任何方 向传播的波，包括P波和S波。S波又可以分解成 SH波和SV波两个位移分量，前者平行于界面，后 者在入射线和界面法线构成平面(入射面)上。
6.1 张衡的候风地动仪
6.2 现代地震仪
18世纪 早期欧洲 1880至1890 第一架具有科学意义而且较为实用的地震仪 现代地震仪 惯性原理
拾震器、放大器（换能器）、记录系统三个部分组成常见 的地震仪。
地震走时表
地震走时表，即地震波在不同震中距上传播的时间 表，是根据地震图中各种震相来编制的，是分析地 震图，识别不同震相的主要依据。
P，S和其他一些体波走时曲线斜率随震中距增大减 少，说明地震波的速度随深度增加而增加。
瑞利波和洛夫波走时曲线为直线，说明速度恒定， 从上面可以看出，这些波是且只能是沿表面层传播。
S-P走时差依赖距离比较多；pP-P走时差依赖于深度。 因此可以获得震源深度和震中距。
第四章 地球内部的结构
第一节 地球内部结构的发现 第二节 地球内部的圈层结构 第三节 反演问题
第一节 地球内部结构的发现
一、探索的历史
二、地壳的探究
1. 一个误区 过去人们普遍认为地球内部是液体,地壳是表面凝固着一层
硬壳。 现代地震学观测表明地球内部大多数深度的介质一般比钢
还硬，地壳下面并不软。
2.地壳底部的发现 1909年:连续面，将地壳与地幔分开 大陆 35km；海洋 5-8km 3. 大洋和大陆地壳的区别 地震观测表明，大洋和大陆下面的地壳的厚度不同。 纯路径面波
• 一般波序：P波、S波、勒夫面波、瑞利面波、 地震尾波
*摘自课本P24
第三章 地震波传播理论
地震波：与岩石弹性有关的地下传播的震动。 地震波振幅与时间的关系：A=A0e-yt 和A=A0e-at
假设地球介质是各项同性的完全弹性体。
震中距：震源在地表垂直投影（震中）到观测台的距离。 震中距单位：千米或度震中距 度震中距（度）=【震中距（千米）*180】/（地球半径*π) 1度=110千米
地震波的折射反射转换
近震时，地震波入射至界面上时，会发生折射，反 射和波形转换。P,SV波会产生转换波，SH波不会， P->SV，SV->P。因为他们不是水平面内振动
远震时，考虑曲率，snell定律有。
r1 sin(i1) v1
r2 sin(i2 ) v2
p
各种震相
P，S纵波横波；c在地核界面反射，i表示在内核界面的反射；K通过外核的纵波； P’表示PKP；I内核的P波，J内核的S波；p，s表示由震源向上传播的射线 P：在震中距为100度的范围内，P将作为地震记录的第一个震相清晰地显示出来。 一超过103度，其振幅就变小，这是因为进入地核的阴影区所致。当看到弱小的波 时，一般认为那是在核幔边界上由于衍射而产生的，这类似于莫霍面衍射的Pn波。 S：在震中距最大为100度的范围内，S往往以比P还大的振幅在地震记录上显示出 来。超过100度时，虽然开始进入了地核隐区。 PP、SS（地面反射波）：这两个震相在震中距超过20度是就开始与P或S分离。 pP、sS：当发生深震时，在30-100度附近，在P、S之后可以清晰的显示出来。pP 和P的到时差，以及sS和S的到时差，往往随着震源深度不同而差别很大，因此对 确定震源深度非常有用。 PcP、ScS、pPcP、sScS（外核反射波）：PcP、ScS或者是PcS、ScP常在震中距在 30-40度左右显示出来
压缩与舒张是从应力角度 看的。
从密度角度看，黑色部分 密度变小，白色部分密度 变大
主要概念
空间球与空间断面
主要概念
辅助识别：正断层 – 与重力一起作板用块，A断面较陡。 洋脊 冲断层 – 与重力相反，断面较缓
走滑断层辅助识别：
板块 B
洋脊
板块构造学说
大陆漂移（现象上合理，动力原因未解释清楚）
主要概念
地震与应变能的释放
地震发生时，大部分应变能转化为热能（克服 摩擦力而消耗掉了），只有百分之几的应变能 转化为地震波。
地震能＝克服摩擦力消耗的热能＋地震波能量 地震效率＝地震波能量／ 地震能
＝
1 2
1 30 2 100 ~ 200
7.5 ~ 15%
主要概念
震源机制解（初动：定义 为相对震源径向运动）远 离震源为黑色，靠近震源 为白色
典型例子：对地震断裂源的研究
第五章 断层，震源机制解与板块构造
主要概念
断层：静态定义：上盘，下盘，走向
动态定义：断层分类，正断层，逆断层，左旋断
层，右旋断层
断层的形成原因（两个主要力：水平挤压力与重力）
弹性回跳原理（最大静摩擦与滑动摩擦，运动趋势， 与最终滑动，这里的滑动是以波的形式体现，所有近 场效应都有波的表现）
五、地球内核的发现
丹麦地震学家英格·莱曼（Inge Lehmann）于1936年 首次发表证据说，在外核之内有一月亮大小的内核
1936年：内核的发现(英格·莱曼)
第二节 地球内部的圈层结构
根据地震波速度的不同,地球可分为地壳、上下地幔和内 外地核等几个大构造单元。以下过渡层,是十分明显的。
海底扩张（洋中脊与海沟） 板块构造：
1地球结构（地壳，地幔，地核，外部冷而坚硬，上地幔 软流层熔融，外核呈液态）
2七大板块（印度-澳大利亚板块，太平洋板块，北美板块， 南美板块，欧亚板块，非洲板块，南极板块）注意还有小 板块
主要概念
三种边界 扩散边界 ＝正断层 汇聚边界 ＝逆断层 走 滑边界 ＝走滑断层
理论
研究问题的尺度远大于地震波波长的情况下，将地震波 的波动问题当成与几何光学问题相似的地震射线问题来 研究。
地震射线（能量束高斯分布）学是波动地震学在波长很 短时的近似，根据Fermat原理（即当一个震动由介质中 一点传播到另一点时，它所经过的途径是使其传播时间 为一稳定值）推演出来
地震波传播路径为走时（travel-time）最小的路径（前 提为高频波动）：推出Snell定律，也可以推出当介质分 层，射线从低速向高速入射时，可能存在侧面波（首播）
加利福尼亚，南太平洋地震；瑞典，喜马拉雅地震
四、地球液体核的发现
1906年：外核的发现（英，奥尔德姆） 1914年:古登堡面的发现(德，古登堡)
1914年首次估计出地核深度为2900km 在核幔界面处，P波速度从13.72 km/s下降为8.06 km/s；S波
速度从7.26 km/s下降为0。速度的突然变化说明地核的物 质组成和状态与地幔不同。 S波是横波，横波只能在固体中传播
地震概论知识点串讲
一、地震学基本概念
研究范围的三个方面：一、宏观地震学；二、地震 波的传播理论；三、测震学。
主要研究具体的八个方面 ：一、基本烈度的制定及 地震区划烈度值。二、地震波传播理论的研究；三、 地壳和地球内部物理的研究；四、震源物理的研究； 五、地震资料的分析和处理方法的研究；六、地震 观测系统的布局及新型地震仪器的研制；七、地震 预报工作的综合研究；八、模型试验的研究 。
三种边界的例子 地幔热柱 地震分类
辅助概念
1.应力,应变（体应变，切向应变）（弹性，脆性破裂， 流动）
2.应变能（弹性能） 3.板块构造学说的历史发展与学说的支持证据
第六章 地震仪 及地震基本参数的测定
地震仪：可以接受地面振动并且以某种方式记录下 来的装置（很贵） 验震器：只能记录地震波到达时间的仪器
3≤M≤4.5的地震。3）中强震：4.5<M<6的地震。4） 强震：M≥的地震。其中M≥8的地震又称为巨大地 震。
第二章 地震波
一、 波的性质简述 二、 地震波 三、 地震波的类型 四、 地震波的波序