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1、地球探索地球探索四、地震灾害四、地震灾害教师：教师：毕毕华华（研究员）（研究员）提提 纲纲（一）地震概念（一）地震概念1、地震、地震2、地震描述、地震描述3、地震能量地震能量4、地震震级地震震级5、地震烈度、地震烈度（二）地震频率（二）地震频率（三）地震分类（三）地震分类（四）地震与地形变化（四）地震与地形变化（无）地震成因（无）地震成因（六）地震分布（六）地震分布（七）地震发光之谜（七）地震发光之谜（八）抗震防灾及地震预报（八）抗震防灾及地震预报四、四、地震地震（一）地震概念（一）地震概念 1、地震地震由自然原因所引起的地壳震动叫地震。地震是一种经常发生的自然现象，是地壳运动的一种特殊形式。
2、2、地地震震描描述述：地震的发源地叫震震源源；震源在地面上的垂直投影叫震震中中；从震源至震中的距离叫震震源源深深度度；震中到观测点的距离叫震中距震中距(图图3.50)。3、地地震震能能量量是以波波的形式输送出来的。强烈地震发生所引起的种种地面破坏现象，都是地震的强烈冲击波所造成的。地震波是一种弹弹性性波波，它包括体波体波和面波面波，其中体波体波又分为纵波纵波(P)和横波横波(s)。纵纵波波在固体、液体中都能传播，传播速度最快，能量散失也快；横横波波只能在固体中传播，速度较慢，能量的散失也慢，故影响范围比纵波大影响范围比纵波大。面面波波传播速度最慢、频率较低，引起的震动最强烈，破坏作用最大。因此
3、，在远离震源的地方，用地震仪观测地面晃动的话，首先首先发生的是P波波引起的上下方向的纵纵向摇晃向摇晃，过一会儿过一会儿开始的是S波波引起的横向摇晃横向摇晃，最后最后是由表面波表面波引起的大振幅的缓慢晃动大振幅的缓慢晃动。4、地地震震震震级级是表示震源释放能量大小的级别，通常采用20 世纪30 年代美国地震学家查查理理里里克克特特(CFRichter)所提出的标准，即以里氏震级里氏震级来来划分：(1)小震：小震：一般大于3 级的地震，人们能感觉到，其中35 级属于小震小震，房屋强烈抖动，桌子上的东西会坠下，墙壁出现裂缝；(2)中震中震或强震：强震：57级，造成房屋倒塌；(3)大震：大震：7级以上
4、是大震大震，造成山崩地裂，如果发生在海底，还能引起海啸海啸，使船只颠覆、沉没，使海水冲上海岸，毁坏港口，吞没村镇。5、地震烈度、地震烈度是指地震对地面及建筑物的破坏程度。地地震震烈烈度度和地地震震震震级级既有联系，又有区别。一一次次地地震震只只有有一一个个震震级级，但同同一一次次地地震震会因震中距不同而有有不不同同的的烈度烈度。一般说来，距震中越近，烈度越大距震中越近，烈度越大；反之越小。Figure10.1Figure10.2Some facts about seismologySeismic tomography/Inverse theoryThe recorded motions can
5、 be viewed as the output response of a sequence of linear filters with properties we wish to determine.Source mechanism Earth structureinstrument 震度（intensity），是表示地震時地面上的人所感受到振動的激烈程度，或物體因受振動所遭受的破壞程度。現今地震儀器已能詳細描述地震的加速度，所以震度亦可由加速度值來劃分。震度級以正的整數表示之（見交通部中央氣象局地震震度分級表）。交通部中央氣象局地震震度分級表(89年8月1日公告修訂)震度（震度（int
6、ensity)震度分級震度分級地動加速度地動加速度人的感受人的感受屋內情形屋內情形屋外情形屋外情形0無感無感0.8gal以下以下人無感覺。人無感覺。1微震微震0.82.5gal人靜止時可感覺微小搖晃。人靜止時可感覺微小搖晃。2輕震輕震2.58.0gal大多數的人可感到搖晃，睡大多數的人可感到搖晃，睡眠中的人有部分會醒來。眠中的人有部分會醒來。電燈等懸掛物有小電燈等懸掛物有小搖晃。搖晃。靜止的汽車輕輕搖靜止的汽車輕輕搖晃，類似卡車經過，晃，類似卡車經過，但歷時很短。但歷時很短。3弱震弱震825gal幾乎所有的人都感覺搖晃，幾乎所有的人都感覺搖晃，有的人會有恐懼感。有的人會有恐懼感。房屋震動，碗盤
7、門房屋震動，碗盤門窗發出聲音，懸掛窗發出聲音，懸掛物搖擺。物搖擺。靜止的汽車明顯搖靜止的汽車明顯搖動，電線略有搖晃。動，電線略有搖晃。4中震中震2580gal有相當程度的恐懼感，部分有相當程度的恐懼感，部分的人會尋求躲避的地方，睡的人會尋求躲避的地方，睡眠中的人幾乎都會驚醒。眠中的人幾乎都會驚醒。房屋搖動甚烈，底房屋搖動甚烈，底座不穩物品傾倒，座不穩物品傾倒，較重傢俱移動，可較重傢俱移動，可能有輕微災害。能有輕微災害。汽車駕駛人略微有汽車駕駛人略微有感，電線明顯搖晃，感，電線明顯搖晃，步行中的人也感到步行中的人也感到搖晃。搖晃。5強震強震80250gal大多數人會感到驚嚇恐慌。大多數人會感到驚
8、嚇恐慌。部分牆壁產生裂痕，部分牆壁產生裂痕，重傢俱可能翻倒。重傢俱可能翻倒。汽車駕駛人明顯感汽車駕駛人明顯感覺地震，有些牌坊覺地震，有些牌坊煙囪傾倒。煙囪傾倒。6烈震烈震250400gal搖晃劇烈以致站立困難。搖晃劇烈以致站立困難。部分建築物受損，部分建築物受損，重傢俱翻倒，門窗重傢俱翻倒，門窗扭曲變形。扭曲變形。汽車駕駛人開車困汽車駕駛人開車困難，出現噴沙噴泥難，出現噴沙噴泥現象。現象。7劇震劇震400gal以上以上搖晃劇烈以致無法依意志行搖晃劇烈以致無法依意志行動。動。部分建築物受損嚴部分建築物受損嚴重或倒塌，幾乎所重或倒塌，幾乎所有傢俱都大幅移位有傢俱都大幅移位或摔落地面。或摔落地面。山
9、崩地裂，鐵軌彎山崩地裂，鐵軌彎曲，地下管線破壞。曲，地下管線破壞。註：1gal=1cm/sec（二二）地地震震频频率率EarthquakeFrequencyMagnitudeAverageAnnually8 and higher1 7-7.9 17 6-6.9 134 5-5.9 13194-4.9 13,0003-3.9 130,0002-2.9 1,300,000http:/neic.usgs.gov/neis/eqlists/eqstats.htmlLocationDateMw1.Chile196005229.52.PrinceWilliamSound,Alaska196403289.2
10、3.AndreanofIslands,Alaska195703099.14.OfftheWestCoastofNorthernSumatra200412269.05.Kamchatka195211049.06.OfftheCoastofEcuador190601318.87.NorthernSumatra,Indonesia200503288.78.RatIslands,Alaska196502048.79.Assam-Tibet195008158.610.Ningxia-Gansu,China192012168.69.3Figure10.20WheretheearthquakesM=7are
11、expected Subduction zones have the largest quakes.（三）（三）地震分类地震分类1、按地地震震成成因因可以分为构构造造地地震震、火火山山地地震震、塌塌陷陷地地震震和诱发地震诱发地震四种：（1）构构造造地地震震地壳深部的构造变动，主要由断裂变动引起的地震称为构造地震，常发生于地壳活动性较大的地区，般说来是近代的褶皱和断裂活动地带。其特特点点是活动频频繁繁，延续时时间间长长，影响范范围围广广，破破坏坏性性强强。地壳上90的地震皆属此种类型。（2）火火山山地地震震由火山活动触发的地震称火山地震，其震源常局限于火山活动地带，影响范围一一般般不不大大，深度
12、多不超过不超过10km。这类地震约占总数的70。（3）塌塌陷陷地地震震起因于岩层崩塌陷落，主要发生在喀斯特(岩溶)发育地区或者地势陡峭的山区，数数量量很很少少，危危害不大害不大。（4）诱诱发发地地震震由于人类活动，诸如水库蓄水、地下核爆炸等因素也能触发地震，这类地震统称为诱发地震。2、按震源深度、按震源深度又可分为：（1）浅源地震）浅源地震(深度为0-70km的地震)。（2）中源地震）中源地震(深度70-300km)。（3）深源地震深源地震(深度300km)。浅源地震数量最多，约占地震总数的72.5；中源地震次之，约占23.5；深源地震很少，约占4。3、按地震发生的地表结构形态可分为海海洋洋地
13、地震震和大大陆陆地地震震二大类。其中前者约占地震总数的85，后者为15。（四）地震与地形变化（四）地震与地形变化长久以来，在地球演化的过程中，地震在地表已留下许多痕迹，这些痕迹便是人们所处的高山、丘陵、高山、丘陵、河阶河阶等地形。地震可以一下子把大地抬升2-9m不等。人们看到的许多的河河阶、台地阶、台地等地形都是不知道何时的地震所抬升出来的。许多地形坡度地形坡度或形态形态突然变化突然变化的地方，通常都是地质特性改变的地方。震前海岸线位于现在长有松树震前海岸线位于现在长有松树的峭壁下的峭壁下;大地震中，海岸地大地震中，海岸地带被抬升了好几米。带被抬升了好几米。（五）地震成因（五）地震成因1、板块
14、运动（、板块运动（或地壳运动）。地壳运动）。地震是一种自然现象，它是由于地壳运动引起的，两个板块互相碰撞，就会形成地震。岩石圈岩石圈跟其下的物质相比是十分薄的。岩石圈岩石圈之下是几千千米深的熔融岩石和金属，这些熔融物质非常热，并承受着很大的压力。岩石岩石圈圈由几个在地球表面极其缓慢移动的大板块组成，这些板块的边缘就是岩石圈岩石圈较脆弱部分。在这些边缘地带，偶尔可以看见地球内部移动的影响。2、塌陷成因：、塌陷成因：因地下洞穴的洞顶陷落洞顶陷落、矿石坑塌矿石坑塌陷陷引起地震。3、火山成因：、火山成因：火山喷发火山喷发时，地下岩浆会猛烈地喷出地表，从而产生相当大的力量，也同样能够引起地震。4、诱发成
15、因：、诱发成因：由于人类活动，诸如水库蓄水水库蓄水、地地下核爆炸下核爆炸等因素也能触发地震。（六）地震分布（六）地震分布从世界范围看，地地震震活活动动带带的的分分布布与与火火山山活活功功带带大大体体一一致致，主要处于各大板块构造边缘，可以分为四大地震带（补图补图6）：环环太太平平洋洋地地震震带带沿太平洋板块边界上的海海沟沟-岛岛弧弧分布，全世界80的浅源地震、90的中源地震和几乎全部的深源地震发生在该地层带。所释放的地震能量约占全部能量的80，其面积占世界地震带总面积的一半。地地中中海海喜喜马马拉拉雅雅地地震震带带沿亚欧板块与非洲板块和印度洋板块的接合带分布，地震数量约占全世界地震总数的15，
16、其中绝大多数为浅源地震大多数为浅源地震，有少量的中源和深源地震。大大洋洋中中脊脊地地震震带带分布在各大洋的洋中脊部位，包括大西洋中脊、印度洋海岭及东太平洋中隆地震带。地震数数量量不不多多，震级较小震级较小，很少超过6级地震。大大陆陆断断裂裂谷谷地地震震带带分布于一些区域性断裂带或地堑构造带，主要有东非大断裂带、红海地堑、亚丁湾及死海、贝加尔湖以及太平洋夏威夷群岛等。此带主要为浅源地震浅源地震。地震带示意图地震带示意图 世界火山世界火山-地震带分布图地震带分布图世界火山分布图世界火山分布图世界六大板块及其边界世界六大板块及其边界（七）地震发光之谜（七）地震发光之谜地光地光是地震前兆之一，是在地震
17、前夕出现在天边的一种奇特发光现象。从大量震例的调查结果看，其颜色以蓝白色蓝白色和红色红色居多，黄黄色色次之，其他颜色其他颜色也有。地光的出现常伴有低沉的“呜呜呜呜”声传来，从而起到了报警作用。这是因为地下深处的岩石中含有氦、氩、氖、氦、氩、氖、氙氙等气体，地震即将到来时，地下岩石受力形变并产生了许许多多的小裂缝小裂缝，这些挥发性气体便从地下逸出。另一方面另一方面，岩石破裂时产生漫射电子漫射电子，从而将这些气体点燃点燃，于是便形成了地光地光。（八）（八）抗震防灾及地震预报抗震防灾及地震预报1、为什么要抗震防灾？怎样做？地震尤其大陆地震是人类所受到的最严重的自然灾害之一。我我国国是是世世界界上上地
18、地震震活活动动强强度度较较高高、地地震震灾灾害害较较严严重重的的国国家家。据20世纪以来有仪器记录资料的统计，我国占全球大陆地震的33，不仅频频次次高高，而且强强度度极极大大。地震的发生，不仅强烈地造成地面的隆陷和建筑物的毁坏，而且还经常引起一系列的次生灾害。如水灾、瘟疫、火灾、山崩及泥石流等，给人们的生命财产带来重大损失。因此，抗抗震震防防灾灾是是一一项项非非常常重重要的任务要的任务。抗抗震震防防灾灾不但要求加强防震减灾知识的普普及及教教育育，而且应在烈度较大的危险区加加固固建建筑筑和和修修建建防防震震设设施施。城市的布局除应考虑提提高高其其综综合合抗抗震震防防灾灾能能力力外，还要做好地地震
19、震预预报报工工作作。我国有关部门从国情出发，结合国内外经验教训，提出了“预预防防为为主主，综综合合防防御御”的防震减灾方针。主要包括4个个环环节节，即地地震震监监测测预预报报、震震灾灾预预防防、地地震震应应急急、地地震震救救灾灾与与重重建建。其中每个环节的实施都必须依靠科技进步靠科技进步。2、抗震建筑在地震中，房屋、桥梁和公路等建筑的倒塌倒塌或塌陷塌陷都可能造成人员的伤亡。此外，地震还会引发出震后的大火、洪水大火、洪水和滑坡滑坡等现象。这些毫无疑问都会对人类的生命财产构成很大的威胁。因此在像旧金山或东京这样建于地震多发带上的大城市，其高层建筑高层建筑的设计都要求达到国家制定的“抗震性抗震性”标准标准。其中最最重要的基本标准基本标准就是简洁对称性简洁对称性的建筑风格。地地基基要坐落在允许建筑物侧向运动侧向运动的树胶钢筋树胶钢筋交互层交互层上。当然，百分之百的“抗震性”是没有的。3、预测地震、预测地震 地震的地点、时间地点、时间和威力威力是很难预测的。有些科学家认为地震根本不能预测根本不能预测，因为地震并不规律地出现并不规律地出现，也不一定在最不一定在最大的断层发生大的断层发生。而一些地震学家能找出断层的所在，察觉地面的轻微震动，并留意各种警告性预兆预兆如地下释放氡气地下释放氡气、岩石内岩石内电的活动电的活动，甚至动物的异常行为动物的异常行为等，但用这些方法预测地震并不准确不准确。