第十一章 地震作用.ppt

1、第十一章 地震作用,第十一章 地震(Earthquake action)作用 地震,是危及人类生存的特大地质灾害(disaster)！ 预警：我国近期的三次大地震 1.1976.7.28,3:4854a.m.,唐山, 震级7.8,烈度11,整个城市毁于一旦,死亡数十万人. 历史照片：火车站与房屋倒塌,桥梁毁坏,地面水平位移、错开与张裂,工厂烟囱左行扭动，地面下陷、喷沙. 2.1999.9.21,1:47a.m.,台湾中部, 震级7.6。近S-N向的车龙铺断裂活动，南投-埔里房屋倒塌,桥梁毁坏,街面波浪起伏,死亡数千人。山林火灾,青山变秃山,日月潭变脏潭.,1976.7.28，震后唐山一片废墟,

2、1976.7.28，地震坍塌的唐山剧场,1976.7.28，地震坍塌的唐山大桥,1976.7.28，震后倒塌的唐山机车车辆厂,美Princeton大学John Suppe院士认为系断裂推复成因. 厦门地震学家98.10早已预测到该次地震,但当时李登辉搞”两国论”,错失了防震良机. 99.10.22,10:18a.m.,台湾嘉义-南投, 震级6.4,房屋庙宇倒塌,火灾频繁,261人受伤.震前异象不断:毛毛虫、老鼠乱窜,鱼浮水面(嘉义,宜兰),古井水变混浊(嘉义民雄乡),清溪水冒硫磺味，冒泥浆气泡(嘉义水上乡),干稻田喷黑砂水(台南后壁乡).台人迷信,不顾生危，震停便集众拜佛,负伤乃至住院,仍口中

3、喃喃念佛.,2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川 震级： 里氏震级8.0级，矩震级7.9级； 震中烈度： 最大11度 ；伤亡人数： 69227人遇难，374643人受伤，失踪17923人。四川汶川、北川，8级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别西南处，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。此次地震重创约50万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悼，国务院决定，2008年5月19日至21日为全国哀悼日。自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。,世界有史以来最大的地震是1960年智利里氏8.9级地震，系自

4、1900年有记录以来全世界发生的最强烈地震，致死1655人。那次地震继而触发海啸，波及夏威夷群岛、日本和菲律宾群岛。 中国有史以来最大地震 是1950年8月15日西藏墨脱里氏8.6级地震，墨脱大地面目全非，在数万平方公里的地面上，平均每1平方米的面积就有1.1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4000人。烈度达到12度的超级大地震。 1201年7月，发生在地中海东部的地震约造成110万人死亡，伤亡主要发生在埃及和叙利亚。 1556年2月2日，中国的陕西、山西和河南三省发生地震，估计有83万人死于这次地震。,地震: 排在第一位的自然灾害,我们的任务 1.预测预报地震；2.为城

5、建、桥梁、铁路、水库工程等建设把关：多大安全系数? 能抗多大地震? 库水会不会引发地震? 3.了解地球的结构构造（人工地震、COCOP、核爆）,第一节 地震学 Seismology基本概念 定义: 地震是地壳的快速颤动，由地球内 部的不平衡运动(内动力地质作用) 所产生,是一种经常发生的、有规 律的自然灾害地质现象. 特点： 突发性 （paroxysm ） 毁灭性（truculent） 连锁性（chain-reacting）,二. 10项名词解释 1.震源（B):引发地震、释放深部能量的源区。 2.震中（E）：震源(B)在地表的垂直投影。 3.震源深度(h):震源到震中的距离(BE)。 4.震

6、中距():地震台(地面上受地震影响的任一点)到震中的水平距离(ES)。 5.震源距（d）：震源到地震台的距离(BS)。 6.等震线：地震烈度相等的点的连线。 7.地震烈度(intensity)：Mercall（意）根据建筑物破坏程度将其分成12个等级，即12度地震烈度.我国采用了这一分类法,并建立了12度地震烈度表(P88,表6-2).,B,E,h,S,d,8.震级(magnitude)：衡量地震绝对强度的级别. 由地震释放能量的大小所决定，一次地震只有一个震级. 里氏震级： California Institute of Technology的 Charles Francis Richter

7、以智利8.9级地震释放的能量为依据，依次确定出震级与能量的关系（P87表6-1）. 9.0 : 350亿吨 1960年智利大地震 10.0 : 1兆吨（1万亿吨） 约相当于一个直径约为100千米的石质陨石以秒速25千米撞击地球时所产生的地震。,9.震级确定:一般取距震中100公里处标准地震仪记录的地震波最大震幅的对数值确定之.震幅单位为m. 如最大震幅为10mm = 10000m，其对数值为4，震级即4.（矩震级）,矩震级（Mw）与里氏震级（ML）、面波震级（Ms）及体波震级（mb） 1960年智利大地震，测定的矩震级Mw=9.5，而面波震级已经饱和，仅为8.5。 我国对外公布的震级大多是面波

8、震级而不是矩震级。 零级地震的能量：6.31011尔格. 3.5级以上为有感地震. 有感无感，取决于物体离震源和震中的距离、二者之间的物质影响地震波传递的程度大小. 不同震级之间是对数关系，震级差一级，能量约差32倍。, 一般来讲震级大烈度也大,但无绝对的对应关系.如摩洛哥阿加迪市1960.2.29发生的地震仅5.8级，但震源浅,破坏力大，烈度达到9-10，造成Saada四层以上旅馆全部倒塌。 反之，烈度小震级小.如日本海沟深源地震,地表烈度就小. 10.震源波: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动,产生地震。 地壳的慢速运动表现为固体潮特点;地震发生多有个

9、能量积累的前奏。,第二节 地震分类 1 按震源深度分三种: 浅源(0-70km), 中源(70-300km), 深源(300-700km） 浅源者,规摸大, 破坏性强；中、深源者，与板块活动有关,区域或全球规模,对地表破坏性并不强。 2 按成因分三种:构造、火山、陷落地震。 构造地震:由构造作用产生的地震。（断层说） 活动构造：10万年以来发生的断裂、褶皱等变形构造。 弹性回跳说:岩石受力弯曲产生断裂岩层回弹-地震弯曲消失。 火山地震：与火山活动有关；局部规模。（相变说） 陷落地震：与溶洞崩塌有关；局部规模。 诱发地震： 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。 3 按

10、时间分三种:现代地震、历史地震、古地震(0.5-4万年),1889年-1976年全球特大地震统计,唐山地震:地面右旋错开,第三节 地震波与地震仪 一. 地震波：由地震产生的弹性波.按传播方式分二类三种. 1.体波(body wave)：地震时从震源发出并能在地球内部各 方向传播的弹性波.它包括地震纵波和横波. 1.1 纵波(P波): 为推进波(push wave),如弹簧,质点振动 方向与波的传播方向一致;在固、液、气体中均可传 播;它通过介质体积的变化而传播,速度快,最先到达 震中,引起地面最先发生上下振动.但破坏性较弱. 1.2 横波(S波): 为剪切波(shear wave),如抖绳,质

11、点振动 方向与波的传播方向垂直;只能在固体中传播；它通 过介质形态的变化而传播,速度较慢,晚于纵波到达 震中,引起地面前后左右振动.破坏性较强. 2.面波（L波):S波和P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,不能传入地下. 特点是：波长大、振幅大、传播慢、破坏性最大.,二. 地震仪(seismograph): 记录地震波的仪器 1.东汉张衡（公元132年）发明侯风地动仪(P77). 青铜，直径八尺,形如酒坛.中心设中轴,四周为8条杠杆机制的龙, 龙口各含一铜球,下有一蛤蟆张口承接.受某方地震波冲击,立杆失去 平衡,侧向震波方向,使此方龙口张开,铜球落入蛤蟆口中,便知

12、此方 发生了地震. 特点: 只能验震,不能记录 2.地震仪：依据摆的原理设计. 仪器分二部分：拾震器(接受振动)、记录器(记录震动). 附件有:放大器,时钟,报警器 特点: 既能验震,又能记录,三.地震谱: 地震仪记录下来的起伏震动的曲线. 曲线上S-P为时差(纵、横波到达地震台的时间差). 1 利用S-P时距曲线,可求出震中和震中距（P77,图7-5） 如有三个台站，则可利用测得的三个震中距（XA、XB、XC), 用交会法可求得震中:以XA、XB、XC为半径作圆,可得交点. 2 利用走时表，也可求震中. 每个S-P时间均对应有一个;三点求震中方法同上. 3 根据出射角求震源深度. 4 震级公

13、式：M=0.58I0+1.5（I0为震中烈度）,第四节 地震的分布 一. 世界地震的分布 1.环太平洋带:集中了世界上80%浅源、90%中源、100%深源地震，新西兰-印尼-台湾-日本-勘察加半岛-阿留申群岛-阿拉斯加-美国西海 岸-墨西哥-安第斯山-马尔维拉斯群岛-南乔治亚岛 2.地中海-印尼带：地中海、喜马拉雅、印尼 集中了世界上15%的地震，主要是浅源、中源地震 3.洋脊地震带：位于全球洋脊的轴部,全为浅源小地震,二.我国地震的分布 1.邻近环太平洋地震带:东北,华北,华南,台湾,华东沿海 为中-浅源地震,但东北有深源地震. 华北为古老刚性地壳,不震则已,一震则大震. 华南为较年青破裂型

14、地壳,能量不易集中,故大震极少. 2.西北-西南地震带:塔里木、喜马拉雅、川西-滇东. 为新构造强烈活动区,属地中海-印尼带. 多发生在盆地与高山的交接带. 为中-浅源地震,震级较大,5-7级常见.,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,第五节 地震预报与预防（forecast） （地震预报三要素：时间、地点、震级） 一.中长期预报 1.根据地震活动规律预测 1011-1076:活跃65年1077-1289:平静212年 1290-1368:活跃78年1369-1483:平静114年 1484-1730:活跃246年1731-1811:平静80年 1812-现在:预计活跃200

15、年（至2012年） 规律:活跃期越来越长，平静期越来越短. 2.地震地质调查预测 确定地震危险地带（活断层带）。,二.近震预报 地面变形测量（卫星激光距离测量） 地应力测量 地球物理测量 a 地磁场：岩石的压磁效应出现的地磁场变化。 b 电阻率：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,电阻率增加。 地声地光 地下水变化、水面变化、井水化学成分变化; 泥砂上喷;氡气量变化。 动植物异常（竹林开花,鸡飞狗叫,鼠虫乱窜） 地震规律：小震后有大震、大震后有余震。,三.海啸(tsunami) 1 定义: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.多由海底的地

16、壳运动(地震和火山)所引起. 2 实例：1937年前苏勘察加半岛,浪高达64米、波峰距100公里、 速度700-800公里/小时 3 破坏：破坏力极大. 1960年智利地震产生海啸，700公里/小 时传至日本，冲进海港，将码头淹没，房屋冲跨，将 鱼船“开运丸”号冲上陆地，压倒民房. 4 原因：海底断裂活动，引起地震; 或海底火山口崩塌,或海底 斜坡上沉积物的大规模滑动 5 地点：与地形、构造环境有关. 海岸临近深海,大能量的海水 汹涌上岸（智利、日本）;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. 6 我国：影响较小. 一是近岸有宽阔的大陆架，摩擦作用大, 海啸能量被消耗,二是岛屿起屏障作用. 注意: 钱塘江大潮与潮汐有关,不是海啸.,四.地震预防 增加建筑物的防震强度 灌水（减小摩擦力） 通过一系列无破坏的小震释放能量