北大地震概论——第4章 地震机制-弹性回跳
北京大学地震概论考点汇总
北京大学地震概论考点汇总第一章地震学史1.浅源地震：震源深度小于60km；中源地震：震源深度在60km到300km之间；深源地震：震源深度大于300km。
2.1966年邢台大地震导致了1971年中国地震局成立。
3.死亡超过20万人的地震有6次，其中在中国就有4次。
4.近震：震中距小于1000km；远震：震中距大于1000km。
第二章地震波1.P波和S波的主要差异：a)P波的传播速度比S波快，地震图上先出现P波；b)P波和S波的质点振动（偏振）方向相互垂直；c)一般情况下，三分量地震图上P波的垂直分量相对较强，S波的水平分量相对较强；d)S波的低频成分比P波丰富；e)天然地震的震源破裂通常以剪切破裂和剪切错动为主，震源向外辐射的S波能量比P波能量强。
f)P波通过时，质元无转动运动，而有体积变化，P波是一种无旋波。
S波通过时，质元有转动，而无体积变化，S波是一种无散的等容波。
2.地震不地震，抬头看吊灯，说明S波和面波有水平分量。
3.P波使建筑物上下晃动，S波使建筑物侧向晃动。
第三章地震波传播理论1.射线理论2.波长很短：λ f = v在高频近似的情况下，可用波射线来描述波的传播3.Snell定理：5. PcPS可能存在，ScSP不可能存在。
（其中c表示P波和S波在地核界面上的反射，K表示通过外核的纵波，I表示通过内核的纵波，J表示通过内核的横波，i表示在内核界面的反射，p和s分别表示由震源向上（地面）传播的射线）P 夹角比S大。
第四章地球内部的结构1.应用地震波去透视地球内部首先要研究地震图。
2.大陆地区地壳平均厚度为35km。
大洋和大陆下面的地壳厚度不同。
3.地壳是通过研究首波而发现的。
用面波研究地壳性质，因为面波在地壳中运行。
4.上地幔（410km以上）、过度层（410-670km之间）及下地慢（670km以下）。
5.古登堡教授拥有更丰富的地震纪录，得出了更精确的核介面深度估计，首次估计出地核深度为2900km。
地震概论答疑集录
地震概论答疑集录走滑断层的左旋和右旋？如果一个观察者站在断层的一侧，面向断层，另一边的岩块向他左方滑动，那它就叫左滑断层；向右就是右旋或者说，从上往下看，顺时针是右旋，逆时针是左旋面波比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。
在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。
正如第8章课件上说的,高耸建筑物受低频震荡的影响较大,而低矮建筑受高频震荡的影响较大.所以,汶川的高建筑倒塌的少,低矮的建筑夷为平地.北京CBD震感强烈,北大却没有什么感觉.为什么面波衰减得更慢，就对高层建筑的影响更大呢？这是必然的，因为这时面波很强啊,高层建筑对面波本来就敏感阿.至于具体的物理机制,跟共振有关系.第四章震源辐射图案很简单的，因为两盘相对错动了，所以断层面和其垂面把地球分为四个区域，两个是挤压区，初动方向向上冲，用黑色记；另两个是舒张区，初动向下凹用白色记。
图案就像bea chball.上学期试卷填空题第2题.看懂书61页的图和那段话1，先画两个同心圆，半径分别为r，R2，画出小圆的一条半径3, 做出此半径在小圆圆周那一点的切线4，小于180度的那个小圆的圆心角记为sita （约等于103度）5，应用三角函数关系搞定6，结果为r=R*cos（sita / 2）地震仪记录的是位移，也就是地面运动量，这个量是矢量，相当于三维空间里面的一个矢量。
三分量记录是指地震仪分别记录了三个垂直方向上的地面运动量的投影，即东西分量，南北分量和垂直分量。
解答这道题需要些空间思维，但是不难，相信你可以搞定。
1.下面这句话问什么是错的？“1989年10月17日17时4分旧金山（西八区）附近发生里氏6.9级地震，位于东三区的地震台发布的报告说地震发生于当地时间10月16日4时4分。
”2.板块边界的三种类型是否有两种命名方法？一种是『分离型、汇聚型、平错型』，一种是『扩散边界、汇聚边界、转换边界』，这两种说法是一回事么？1，东三区当时的时间是10月18日4时4分因为西八区和东三区差11个时区，即11个小时再因为东区在前（左西右东），因此时间早一些即17 + 11 - 24 = 4时但天数多了一天~~得证。
地震概论1
一、名词解释震相：在地震图上显示的性质不同或传播路径不同的地震波组叫震相。
弹性回跳：认为地震的发生，是由于地壳中岩石发生了断裂错动，而岩石本身具有弹性，在断裂发生时已经发生弹性变形的岩石，在力消失之后便向相反的方向整体回跳，恢复到未变形前的状态。
这种弹跳可以产生惊人的速度和力量，把长期积蓄的能量于霎那间释放出来，造成地震。
构造地震：构造地震亦称“断层地震”。
地震的一种，由地壳（或岩石圈，少数发生在地壳以下的岩石圈上地幔部位）发生断层而引起。
地壳（或岩石圈）在构造运动中发生形变，当变形超出了岩石的承受能力，岩石就发生断裂，在构造运动中长期积累的能量迅速释放，造成岩石振动，从而形成地震。
波及范围大，破坏性很大。
世界上百分之90以上的地震、几乎所有的破坏性地震属于构造地震。
地震预测：人们用科学的思路与方法，通过对资料的分析判断和理论研究，对未来地震的发震时间、地点和强度做出估计。
地震预报：政府根据科学家的地震预测，综合考虑社会政治经济影响，向社会正式发布对未来破坏性地震发生的时间、地点、震级及地震影响的预测。
地震预警：地震发生后，利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地方进行预警断层：地壳岩层因受力超过岩石的抗拉或抗剪强度而发生破裂，并沿破裂面有明显的相对移动的一种地质构造烈度：地震引起地骂震动及其影响的强弱程度震中：震源到地面的投影二1地震基本参数发震时刻、震中地理位置、纬度、震源深度、地震大小2、走/到时地震波从震源到达观测点所需的时间3、发震时刻，走时差发震时刻是指震源体开始破裂的时刻，常可表示为O或者T。
是指地震纵波和地震横波从震源传到观测点时间先后相差的数值（用分、秒计算）4、地球主要界面名称、发现者地球从外到里，被莫霍面和古登堡分成三层：地壳、地幔、地核，莫霍诺维齐是地壳与地幔的分界面发现者，第二，古登堡是地幔和地核分界面的发现者，第三是莱曼是外核和内核分界面的发现者。
北京大学通选课地震概论第四章
第四章 地球内部的结构
第一节 第二节 第三节 第四节 地球内部结构的发现 地球内部的圈层结构 反演问题 反演地震层析成像与地球内部三维结构
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
地震概论
第一节 地球内部结构的发现 一、探索的历史
• 在古代，地心被神化地描绘成地狱之火。 • 古希腊时，毕达哥拉斯和亚里士多德都提出过球形大地的观点，埃拉托 色尼则第一个用几何方法给出了地球赤道的长度。 • 1522年9月6日，麦哲伦完成了第一次环球航行，地球是圆的这个概念才 宣告确立。 • 1666年，牛顿发现了万有引力定律，标志着对地球认识的新阶段的开始。 牛顿和惠更斯同时得出地球是一个两极扁平赤道隆起的椭圆的理论，牛 顿的重力原理也提供了测定地球密度的一种途径。把整个地球内部的平 均性质与已知岩石的密度比较，可以得到对地球组成情况的初步近似估 计。 • 1798年，英国的卡文迪什勋爵确定地球的平均密度为5.45，比普通岩石 的密度大一倍。差异如此之大，表明在地球内部决没有空洞，那里的物 质必定是非常致密的。
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
地震概论
另外一个有关地球内部状态的重要线索是由日月引力 造成的海洋潮汐提供的。如果地球内部差不多都是液体的 话，地球的岩石表面将像大洋潮汐一样涨落，其结果是在 海岸边会看不到潮的涨落。1887年一个优秀的地球物理学 家乔治· 达尔文从主要海港的潮的高度得出结论：“认为 地球内部是流体的假说不可取”。他推理地球深部的总体 刚度虽然不像钢那样大，但仍是相当可观的。 经过进一步精心推敲，地球物理学家们作出了简单曲 线，估计从地表到地心巨增的压力对密度的影响。1897年 维歇特通过理论计算发现，地球内部可能由围绕着一个铁 核的硅酸盐地幔组成。
震源机制解ppt课件
面波震级:
M s log10 ( A20s ) 1.656log10 () 1.818
地震矩震级: M s [log10(M0 ) /1.5] 10.73
A 的单位微米( 106 m )
5
地震震源
弹性回跳理论(Elastic Rebound Theory)：
第４章 地震机制
第三节 震源机制解
1
Epicenter distance
震中距
hypocenter
2
Location of Epicenter
Ts
Tp
Ts
Tp
X Vs
X Vp
ห้องสมุดไป่ตู้
X
Vp Vs VsVp
3
地震震级 (Magnitude):
体波震级(Richter Scale):
6677在海滨地区跨圣安德烈斯断裂的篱笆在1906年旧金山地震时错动了26米远处的土地向右移动889910101111faultblockdiagram12121313aerialviewsanandreasfault1414enechelonfracturesalongimperialfault1515offsetwoodpilealongimperialfault1616offsetplowedfield1717offsetcementlinedditchguatemala1818deformation1976earthquake1919treebisectedguatemala2020莫哈维沙漠中沿埃莫森断层256千米宽的地区的一对卫星影像2121埃莫森断裂崖的新鲜断面显示1992年兰德斯地震后的滑移称之为擦痕2222232343震源机制解习惯指断层方位位移和应力释放模式以及产生地震波的动力学过程2424431431震源辐射图案震源辐射图案radiationpatternradiationpattern构造地震震源
地震概论复习题
名词解释：1、地震：是复杂的地质现象，根据引起地震的原因不同，可将其分为人为地震和天然地震。
2、震中距离：地面上任何一点到震中的直线距离称为震中距离、3、地震波走时：地震波从震源到观测点所需的时间4、地震预测：是根据地震地质、地震活动性、地震前兆异常和环境因素等多种手段的研究成果综合地震前兆监测信息对未来可能发生的地震进行预测的现代减灾科学。
故称其为地震综合预测。
5、地震预警：指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点，提前对地震尚未到达的地方进行预警。
6、地震烈度：是表示地面及房屋等建筑物遭受地震影响破坏的程度。
7、基本烈度：是具有一定发生概率的烈度值，用统计学方法计算得来的综合烈度，表明一个地区发生这个地震烈度的可能性比较大。
8、构造地震：由于地下构造应力作用使地壳地质构造产生运动，从而导致地下岩石断裂错动引起的地震。
9、断层：地壳岩石因受力超过岩石的抗控或拉剪程度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造或强线性流变带称为断层。
10、弹性回跳理论：由里德提出，此学说认为地震波是由于断层面两侧岩石发生整体的弹性回跳而发生的，来源于断层面。
11、零级地震：伍德—安德森标准地震仪在震中距等于100km处,如果记录的两水平分向最大振幅的算术平均值是1μm，那么此次地震的震级为零级。
论述题1、为什么说地震预测是世界难题•第一，地球的不可入性。
大家知道上天容易入地难，我们对地下发生的变化，只能通过地表的观测来推测；•第二，地震孕育规律的复杂性。
通过专家多年的研究，现在逐渐认识到地震孕育、发生、发展的过程十分复杂，在不同的地理构造环境、不同的时间阶段，不同震级的地震都显示出相当复杂的孕律过程；•第三，地震发生的小概率性。
大家可能都感觉到，全球每年都有地震发生，有些还是比较大的地震。
但是对于一个地区来说，地震发生的重复性时间是很长的，几十年、几百年、上千年，而进行科学研究的话，都有统计样本。
北京大学地震概论考点汇总
北京大学地震概论考点汇总第一章地震学史1.浅源地震：震源深度小于60km；中源地震：震源深度在60km到300km之间；深源地震：震源深度大于300km。
2.1966年邢台大地震导致了1971年中国地震局成立。
3.死亡超过20万人的地震有6次，其中在中国就有4次。
4.近震：震中距小于1000km；远震：震中距大于1000km。
第二章地震波1.P波和S波的主要差异：a)P波的传播速度比S波快，地震图上先出现P波；b)P波和S波的质点振动（偏振）方向相互垂直；c)一般情况下，三分量地震图上P波的垂直分量相对较强，S波的水平分量相对较强；d)S波的低频成分比P波丰富；e)天然地震的震源破裂通常以剪切破裂和剪切错动为主，震源向外辐射的S波能量比P波能量强。
f)P波通过时，质元无转动运动，而有体积变化，P波是一种无旋波。
S波通过时，质元有转动，而无体积变化，S波是一种无散的等容波。
2.地震不地震，抬头看吊灯，说明S波和面波有水平分量。
3.P波使建筑物上下晃动，S波使建筑物侧向晃动。
第三章地震波传播理论1.射线理论2.波长很短：λ f = v在高频近似的情况下，可用波射线来描述波的传播3.Snell定理：5. PcPS可能存在，ScSP不可能存在。
（其中c表示P波和S波在地核界面上的反射，K表示通过外核的纵波，I表示通过内核的纵波，J表示通过内核的横波，i表示在内核界面的反射，p和s分别表示由震源向上（地面）传播的射线）P 夹角比S大。
第四章地球内部的结构1.应用地震波去透视地球内部首先要研究地震图。
2.大陆地区地壳平均厚度为35km。
大洋和大陆下面的地壳厚度不同。
3.地壳是通过研究首波而发现的。
用面波研究地壳性质，因为面波在地壳中运行。
4.上地幔（410km以上）、过度层（410-670km之间）及下地慢（670km以下）。
5.古登堡教授拥有更丰富的地震纪录，得出了更精确的核介面深度估计，首次估计出地核深度为2900km。
地震概论整理
一、地球科学概况1、地震学：研究地震及其相关现象2、四大起源问题：行星（宇宙）、地球、生命、人类3、C.S.H: Composition(组成):同位素地球化学.Structure(构造)：全球构造.History(历史)：全球变化.4、地学发展：水火不相容（Werner水成论与Hutton火成论）——均变与灾变——固定论与活动论固定论：海洋与陆地永恒不变5、极地科学：全球变化；海平面变化；气候与生态演变二、宇宙演化1、哈勃发现非稳衡宇宙红移：相互背离，频率变小由此宇宙是由一个基点爆炸而得2、宇宙大爆炸理论的证据：2.7K的发现3、哥白尼原理：宇宙中各点是平权的，有限无边的宇宙没有中心三、太阳系1、行星顺序：水金地火木土天海，Pluto是矮行星绪论2、太阳系的轨道特征：近圆性同向性共面性3、行星运动三大规律：（1）. 行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一个焦点上.（2）. 行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积.（3）. 行星公转周期的平方与轨道半长径的立方成正比.4、体积密度卫星表面类地行星小大少固体类木行星大小多非固体5、彗星结构：慧发、慧核、慧尾6、太阳系起源假说及发展：Kant-Laplace星云说（18世纪Kant, 1755《自然通史和天体理论》Laplace, 1796《宇宙体系论》）无法解释角动量分配异常灾变说和爆发说新星云说补充：Laplace星云说中太阳系形成的过程：炽热的气体云—分离环—团块—行星7、地球的早期演化：地球形成期(约46亿年前) ——放射熔融期——小天体碰撞期——熔流外溢期——.板块构造发育期8、金星温室效应严重，不适合开发9、月球公转与自转周期一致，导致月球仅有一面面向地球第一章地震学的研究范围和历史1、全球7.0以上强震约13次，15%在大陆，2、中国西部地震较频发，中国每年4.7级以上地震平均50次3、地震频发性低于气象灾害，而由于其突发性和毁灭性使得财产损失和人员伤亡高居所有自然灾害之首。
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地壳中的剪切应力大约在 10－100MPa 断层附近区域的剪切应力有降低的趋势，San Andreas 断层附近的平均剪切应力为100－200巴
北京大学地空学院 2008.3.24
应力
压力是应力（正应力）的一个例子. 地球内部什么深度的压力最大? 深海潜艇能做得很大吗 ??
北京大学地空学院
2008.3.24
北京大学地空学院
2008.3.24
蠕动的断层
北京大学地空学院
2008.3.24
断层摩擦力
摩擦力是阻止断层两边相互运动的应力。 运动的板块把弹性应变能储存在断层周围 的岩石中。应变的岩石把应力施加在断层 上。
北京大学地空学院
2008.3.24
地震能
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 ∆σ 1 30 ＝ = = 7.5 ~ 15% 2 σ 2 100 ~ 200 热流佯谬－观测热流值比理论值小十倍
北京大学地空学院 2008.3.24
弹性能
当介质发生弹性形变时，介质中就 储存了能量（具有做工的本领）。 一旦有机会，弹性介质就能释放储 存的能量。
北京大学地空学院
2008.3.24
地震与应变能
地震是储存在断裂面附近的岩石中应变 能的灾变性释放。 能量从哪里来呢？
重力和地球内部的热驱动着板块运动.
2008.3.24
Reid 的地震循环过程
北京大学地空学院
2008.3.24
地震
由于构造板块之间的相对运动，锁住的断层 受到应力的作用 断层附近的介质发生变形，并蓄积着应变能 。较弱的地方开始发生微破裂（地震前兆） 当应力超过一定的限度时，断层开始破裂并 释放应力。这就是主地震。 断层调整（余震）。
剪切应变 体积应变
应变是无量纲量。
北京大学地空学院
2008.3.24
应变
例子：
取一段5cm长的胶带，拉长到6cm ，则 应变为:
应变＝（6cm－5 cm） / 5 cm = 0.20 or 20%
应变无量纲。
北京大学地空学院
2008.3.24
应变
有些介质在施加很小的应力时就能产生 很大的应变，而另一些介质在施加很大 的应力时却产生很小的应变。 应力和应变的关系反映了介质的本征性 质。 在线性弹性介质中，表达应力应变关系 的是胡克定律。
地震概论 第四章 地震机制
第二节 弹性回跳理论
北京大学地空学院 2008.3.24
应力和应变
理解地震与地震波的两个重要物理概念
应力 应变
应力是单位面积上所受到的力: 应力 ＝ 力 ／面积
应力在面元法线方向的投影叫正应力 应力在面元切平面上的投影叫剪切应力
北京大学地空学院
2008.3.24
应力
牛顿定律 力＝质量 ×加速度 因此，应力的单位为：
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2008.3.24
弹性回跳模型
1906年美国旧金山地震发生 后，美国地球物理学家 H. F. Reid根据野外调查和测量 提出了解释地震发生机制的 弹性回跳假设。 弹性回跳模型包含了应变建 立和释放的全过程周期图像 。
北京大学地空学院
2008.3.24
弹性回跳模型
北京大学地空学院
2008.3.24
应力
摩天大楼的设计都允许其上部能够作一 定程度的来回摆动。 为什么呢？从物理学的角度说，这种方 案对不对？ 当然是对的！如果不允许高楼作弹性摆 动，一旦遇到强风或地震，可能的选择 就只有断裂了。
北京大学质受应力后介质产生的形
变。 应变有两种基本类型
断层强度和介质结构的变化 断层相互作用
地震的观测是间接的，各种因素相互耦 合并交织在一起，很难把它们分开。
北京大学地空学院
2008.3.24
[( kg )( m/s2 )](1/m2) = N/m2 = Pa ( pascal ，帕 )
应力的另一个常用单位是bar（巴）
1 bar ＝ 105 Pa 一个标准大气压＝1013百帕（毫巴）
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2008.3.24
地球中的应力
深度(km) 深度 0-24 24-400 400-670 670-2891 2891-5150 5150－6371 区域 地壳 上地幔 过渡区 下地幔 外核 内核 压力(GPa) 压力 0－0.6 0.6-13.4 13.4-23.8 23.8-135.8 135.8－328.9 328.9－363.9
应力
当物质受到应力作用时，其反应有不同的形式：
变形（改变形状和体积）－ 弹性行为。应力撤销
时介质恢复到初始状态 (塑性形变不能恢复到初始 状态). ).
流动 － 粘滞行为。 应力撤销时，介质不能恢复
到先前的状态，从而产生永久形变。
断裂 － 脆性行为。 介质不能恢复到先前的状态
，从而产生永久形变。
北京大学地空学院
北京大学地空学院 2008.3.24
地震
当断层周围的介质释放储藏的弹性能的 时候，断层介质作断裂回跳。 弹性回跳不是一次性全面完成的，未完 成回跳的地方应力继续增加。 陆续完成的回跳和调整形成一系列余震 。
北京大学地空学院 2008.3.24
地震更为复杂
弹性回跳理论只是一个理论模型，真实 的地震过程可能相当的复杂。 许多复杂因素使得形变循环的过程不可 预测。如：