清华大学防灾减灾及其对策第一章c 地震的基本概念ppt课件.ppt

1.3 地震的基本概念,地震： 当地下某处岩层突然破裂，或因局部岩层塌陷、火山喷发等发生了振动，并以波的形式传到地表引起地面的颠簸和摇摆，这种地面运动就叫做地震。 世界上每年发生数百万次地震，其中三级左右的有感地震约五万次（无危害），能造成严重破坏的地震，每年平均约18次。,地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，即地震波。 地震波是一种弹性波，它包括体波（通过地球本体传播）和面波（仅在地面附近传播）。 体波包括纵波（压缩波，质点震动方向与波的前进方向一致。周期短，振幅小）和横波（剪切波，-破坏性, 质点震动方向与波的前进方向相垂直。周期长，振幅大）。 纵波（在气体-声波，液体，固体中传播）先于横波（仅在固体中传播)到达（地震仪记录）。,地震警报器,地震震级(magnitude): 表征地震大小或强弱的指标，是地震释放能量多少的尺度，其数值根据地震仪记录的地震波图确定。震级越高，表明地震释放的能量越多。 一次地震只有一个震级。各国和各地区的地震分级标准不尽相同，,震级有三种定义： 里氏震级或地方震级ML； 面波震级MS； 体波震级MB。 国际上通用里氏震级，其定义为1935年美国地震学家里克特（C. F. Richter）给出。,震级根据地震仪记录的地震波图表来确定。 M = lgA() lgA0() A-待定震级的地震记录的最大振幅； A0-标准地震在同一震中距上的最大振幅； lgA0()-震中距的函数。 里克特规定：用标准地震仪，在震中距()为100km处，记录的最大振幅的地动位移为10-3mm时相应的震级为零。,震级(M)直接与震源释放能量(E)有关： lgE = 11.8 + 1.5M 一个七级地震的能量相当于近三十个两万吨TNT的原子弹所具有的能量,里氏震级 小于2级微震，无感觉(6.3107焦耳) 2-4级 有感地震 5级以上破坏地震(2万吨级原子弹爆炸 的能量) 7级以上强烈地震 8级以上特大地震(1960.5.22智利大地 震8.9级，释放能量1.41018焦耳),震源：地球内部发生地震的地方(地震能量和 地震波大量释放的源头)。震中：震源在地球表面的投影(地面距震源最 近的点)。地震破坏最强的地区.震源深度：震源至地面的垂直距离。,地震术语,震中距：各地到震中的距离(震中距愈大，受地震的影响愈小)。震中距大于1000公里称远震。100-1000公里称近震。小于100公里称地方震。极震区：震中及其附近区域，震动最为强烈，受破坏最为严重。,浅源地震：震源深度在70公里之内(世界上 绝大多数地震属浅源地震，一 般为5-20公里)。中源地震：震源深度在70-300公里。深源地震：震源深度在300公里以上。 世界上记录到的最深地震是 1934.6.29.印尼6.9级地震。震源 深度达720公里。,地震烈度Earthquake Intensity 某一地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响和破坏的强弱程度。 表示一次地震大小的震级只有一个，烈度则各地不同。 距震中愈远，地震影响愈小，烈度就越低(烈度的大小与震级、震源深度、震中距离、地质构造等有关)。震中烈度：震中处的地震烈度。,烈度的大小是根据人的感觉、室内物体设施的反应、建筑物的破坏程度以及地面的破坏现象等综合评定的。用来划分地震烈度的标准是地震烈度表。最新的中国地震烈度表(GB/T177421999)于1999年4月颁布施行，该表把地震烈度分为十二个等级，从I度到XII度依次反映地面震动及其破坏从弱到强的程度。,地震烈度与震源深度、地震传播介质、表土性质、建筑物动力特征、施工质量等许多因素有关。 由于对烈度影响轻重的分段不同，在宏观现象和定量指标确定方面有差异，以及各国建筑情况及地表条件的不同，各国的烈度表有所不同。除日本采用从0度到7度分成8等的烈度表、少数国家（如欧洲一些国家）用10度划分的地震烈度表外，绝大多数国家包括我国都采用分成12度的地震烈度表。,1999年我国地震烈度表,注：表中数量词表示：个别10%以下；少数10%50%；多数50%70%；大多数70%90%；普遍90%以上。 表中的震害指数是从各类房屋的震害调查和统计中得出的，反映破坏程度的数字指标，0表示无震害，1表示倒塌。,震中烈度与震级的大致对应关系,1.4 地震的类型与成因,(1)地球的构造： 内部情况十分复杂，平均半径为6400公里的椭圆形球体，分三层：地核（3500公里）、地幔（2900公里）、地壳（17公里） 地壳：岩石为主，厚薄分布不匀，大陆处33公里，大洋处5.8公里。,地幔： 地幔由质地坚硬、密度较大的黑色橄榄岩组成。据推测，它占地球全部体积的5/6。从地下20700km，其温度由约600上升到2000。在这一范围内，存在一个厚约几百km的软流层。由于温度分布不均匀，发生了地慢内部物质的对流；此外，地球内部的压力也不均匀。因此，地幔内部物质在这样的热状态下和不均衡压力作用下缓慢地运动着。这可能是地壳运动的根源。此外，岩石圈以下，由于放射性元素蜕变，大量释放能量。,其主要构成的物质是镍和铁。据推测，外核可能处于液态，厚度约为2100km；内核可能处于固态，半径约为1400km。,地核：由液态外核和固态内核组成。,地球断面与地壳断面,地壳、地幔、地核三部分的重力密度分别为2730N/m3，3355N/m3，97123N/cm3， 地球内部的温度随距地表面深度增加而递增，深度每增加1km温度约升高30。经推算，在地下20km深处的温度约为600，100km处为10001500；700km处约为2000t， 地球内部的压力随距地表面的深度增加而增加，有资料表明，地幔外部的压力约为90kN/cm2（相当于9t/cm2），地核外部的压力约为14000kN/cm2，地核中的压力约为37000kN/cm2。 这些差别必将引起地壳的局部变形，变形积累到一定的程度，将引发突变爆发地震。,(2)地震成因地壳运动： 地壳自形成以来，地表形态、物质组成和内部结构在不断变化(水平、垂直运动)。例：夏威夷群岛与美洲之间的距离平均每年以51毫米 速度靠近。 喜马拉雅山由海转变而来， 至今仍以每年 3.3-12.7毫米的速度升高。 长江入海口原在江阴，现已距江阴255公里。,岩浆运动： 岩浆在地下深处生成，温度高达1300，具有极大的活动能量。当岩层上出现破裂带时，岩浆就产生流动。 地壳运动和岩浆活动使地壳局部地区积聚能量，当长期积聚的能量急剧释放并以地震波形式传播引起地面震动时，成为地震。,(3)地震类型：陷落地震： 地表或地下岩层因洞穴大规模陷落和崩塌而引起的地震称为陷落地震。 洞穴主要有石灰岩溶洞和矿山采空区。在石灰岩发育地区，由于地下水沿着石灰岩的裂隙渗透和流动，并溶蚀着石灰岩，裂隙就会逐渐扩大成暗沟、溶洞。当有些溶洞承受不了它上面岩石的重量时，溶洞顶板就会塌落下来，巨大的岩石块体的突然塌落，对下面的岩石产生强烈的冲击，因而引起周围岩石和地面的振动，产生小范围的地震。,由于火山爆发，岩浆猛烈冲击地面时引起的地面振动称为火山地震。 地球内部的温度很高，在地下100km深处的地温达到12001300。因此，在高温下岩石呈熔融状态的岩浆，如果地壳中有断裂等薄弱地带，岩浆在强大压力作用下，将沿这些断裂通道喷出地表，这就是火山爆发。岩浆向上喷出的冲力很猛烈，能激起地面的振动，这便产生了火山地震。 火山地震的影响范围较小，不会造成大面积的破坏和人畜伤亡。主要分布在日本、印度尼西亚、南美等太平洋沿岸国家，在我国很少见。 火山地震约占地震总数的7%。,火山地震：,构造地震： 由地壳运动产生的自然力推挤地壳岩层使其薄弱部位突然发生断裂错动而引起的构造变动。,由于地球自身的运动以及其他天体（如太阳、月亮等）对地球的引力作用。地球内部存在着大量的能量，这些能量使得地壳承受着巨大的作用力并处于虽然缓慢但连续不断的变动之中。地壳中的岩层在这种巨大的力的作用下，将偏离其原始的平行状态，发生褶皱变形，当岩层中某些脆弱部位的岩石强度承受不了这种力的作用时，岩层便发生突然的断裂和错动，形成断层，引发剧烈的振动，并以弹性波的形式将振动能量向地面传播，导致地面运动，即构造地震。,淡路岛震中附近的断层延伸30公里(航片),(4)人类活动对地震的影响： 石油开采、 核爆炸(美1968年核试验引起1万次地震)、 水库地震(坝高超过100米，1967年印度柯 依纳水库6.5级地震)。,(5)地震序列： 在一定时间内相继发生在相近地区的一系列大小地震称为地震序列。(新疆伽师县1997.1.21-4.15. 共发生3371次地震；1976.5.29云南龙陵7.3级地震，15次前震；唐山和邢台地震余震活动20多年)主震：最强烈的那一次。前震：大地震前数日或数小时，数分钟发生的较小地震。余震：大地震后陆续发生的小地震。,地震序列的三种基本类型：主震型：主震释放的能量占全地震序列能量的90%以上，为破坏性地震的常见类型。常表现为前震-主震-余震型和主震-余震型(占80%)。震群型：无主震，最大地震在全序列中释放的能量不大于80%(占15%)。单发型：前震、余震少，主震释放能量占99%以上。,1.5 世界地震带与板块学说,大地震往往发生在某些特定的地区，因此将地震活动频繁而强烈的区域称为地震区，几乎很少发生地震的稳定地区称为少震弱震区，许多大地震成群集中分布的狭长地带称地震带。 在地震带内，震中密集，地震活动相对平静与显著活动时间交替出现，在地震带外，震中分布零散。并且地震带与一定的地质构造相联系。 在世界范围内，地震主要集中分布在两个地震带，即环太平洋地震带和地中海、喜马拉雅地震带。,（1）太平洋沿岸地震带(3.5万多公里)：,阿留申群岛南北美洲西海岸(阿拉斯加- 加拿大-美国-墨西哥-中美洲- 南美洲)日本列岛 马里亚纳伊里安（印尼）新西兰台湾菲律宾印尼新西兰 （占80-90%）,全球最大的地震带 智利大地震反复发生，康塞普西翁城三个世纪三次被地震摧毁又三次重建，1960年5月8级地震群激发了山崩、滑坡、泥石流、火山喷发、海啸等，搅动了整个太平洋，摇撼了整个地球。 美国加利福尼亚至墨西哥，近百年来发生6级以上地震26次。1906年4月18日旧金山发生8.3级地震，大火连烧三日三夜，2.8万栋房屋付之一炬，6万多人丧命。1989年10月17日旧金山海湾7.1级地震，破坏了5条高速公路、6座高架桥梁，国际机场的设施和跑道，石砌大坝等，经济损失约60亿美元。1994年1月17日洛杉矾6.6级地震，毁坏建筑物2500余座，高速公路多处被震断，一些立交桥坍塌，通向邻近地区的11条主干道被迫关闭，城市大部分地区停水停电停煤气，经济损失高达300亿美元。 阿拉斯加1958年8.0级大震，1964年8.4级大震，海啸波浪高达20m，一直冲到南极洲，地表变形，垂直和水平错动几十米。,日本历史上发生大地震2000多次，东京附近平均每三天就发生两次有感地震。近400多年来，东京九次毁于地震、火灾和战争，1923年9月1日8.3级关东大地震，东京85%、横滨96%的房屋被夷为平地，死亡和失踪14.2万多人，经济损失300亿美元。1995年1月7.2级贩神大地震，直接经济损失960亿美元，开创了地震灾害史上的新纪录。 菲律宾群岛自1976年以来，受到36次大地震袭击。1990年7月16日发生7.7级大震和600多次余震，受灾最严重的碧瑶市内90%的建筑物受到严重破坏，地震使1.3万人无家可归，直接经济失达6亿多美元。 印度尼西亚1992年12月发生7.5级地震，伴随地震产生许多地裂缝、浪高25m的大海啸和滂沱大雨，1994年2月又发生了7.2级地震，再次造成巨大损失 。,环太平洋地震带释放的能量占世界总量的75%，集中了全球80%的浅源地震；90%的中源地震和几乎全部深源地震；1996年全球发生的27次7级以上地震中有23次发生在环太平洋地震带。,（2）地中海喜马拉雅山地震带 (阿尔卑斯地震带)： 长达2万公里 大西洋亚速岛地中海希腊土耳其伊朗帕米尔沿喜马拉雅山往东中国西部和西南部缅甸印尼,历史上，意大利维苏威火山爆发埋没了庞贝城。20世纪以来，在非洲的摩洛哥、阿尔及利亚，南欧的意大利、南斯拉夫，西亚的土耳其、伊朗等国，发生死亡千人以上的地震300多次。 最强地震发生在我国西藏地区的察隅地震，震级高达8.6级。 1988年12月7日亚美尼亚发生7.0级地震，使亚美尼亚第二大城市80%建筑物倒塌，地区内的大部分城镇、村庄遭到彻底破坏，公路、铁路、供电系统和通信网都受到破坏或完全毁坏，50万人无家可归，造成高达100亿卢布的经济损失。 该地震带释放的能量占全球地震释放总能量的20%。,（2）地中海喜马拉雅山地震带 (阿尔卑斯地震带)：大西洋亚速岛地中海希腊土耳其伊朗帕米尔沿喜马拉雅山往东中国西部和西南部缅甸印尼,世界地震震中分布图,(3)板块学说： 地震呈带状分布与全球的板块分布与板块的相对运动密切相关。 板块学认为：地球岩石圈不是一个整体，而是被一些构造带如海岭、海沟等分割成许多单元，叫板块。,岩石圈由冷而刚硬的岩石所构成，其厚度约为100公里。岩石圈可再細分为许多独立的单元，每个单元有它自己的运动方向及速度，这每个单元即称为板塊。,地壳：岩石为主，平均厚度17公里，厚薄分布不 匀，大陆处33公里，大洋处5.8公里。地幔：铁镁硅酸盐为主，地幔顶部与地壳结成整 体-岩石圈，岩石圈以下，由于放射性元 素蜕变，大量释放能量。地核：由液态外核和固态内核组成。,板塊运动学说是廿世紀自然科学发展史上的一項重大成就。该学说主张板塊不但会运动，而且其运动模式遵守一定的规則：板塊不断生成新的物质，然后向外扩张直到与另一板塊相遇，较重的一方就向下冲返回地幔。整个运动过程相当于一个巨大的循环运输系統。,由于板塊是坚硬的岩石圈的一部分，因此在其边缘处两个板塊相互碰撞处即会产生相当大的应力，当此应力超过了岩石所能承受的強度時，岩石即产生破裂，这就是地震。,全球六大板块： 亚欧板块、非洲板块、太平洋板块、美洲板块、印度洋板块和南极洲板块。 每个大板块又可分成若干小板块。 环太平洋是几个板块的碰撞边界。,1.6 中国的地震活动,地震活动特点： 分布广、频率高、强度大、震源浅、 危害大。具体数字： 地震基本烈度达7度及7度以上的地区达312万平方公里; 45%左右的城市位于7度及7度以上的地区; 几乎所有省份均发生过5级以上的破坏性地震。,我国历史上有记载的地震共计8137次（我国地震记载历史有近4000年），其中1004次为6级以上破坏性地震。 1303至今，8级以上强震17次。 1556年1月23日陕西华县8.5级大地震，死亡83万人，为世界震灾史之首 本世纪以来至1980年，我国发生6级以上地震648次，发生千人以上死亡的地震31次。,表2.3 中国和世界震灾死亡人数对照表（1700-1980年）,1970.1.5. 云南通海7.7级地震(死亡15621 人，倒房率56%)。1975.2.4. 辽宁海城7.3级地震(死亡2041 人，倒房500万间，直接经济损 失8.1亿元)。1976.7.28 河北唐山7.8级强震(死亡 242469人，倒房530万间，直接 经济损失100亿元)。,1988.11.6. 云南澜沧-耿马 7.6、 7.2级地震 (死亡730人， 倒房40余万间，直接经 济损失14亿元)。1996.2.3 云南丽江7.0级地震（死 亡309人，倒房31万间， 直接经济损失43亿元）。,中国地震震中分布图,Year range from 1900 to 1997Magnitude = 4.00Depth range from .0 to 700.0,中国的地震活动 我国处于两大地震带中间，东临环太平洋地震带，西处喜马拉雅-地中海地震带，是世界上地震较多的国家之一。我国境内的地震分布主要有东北深震带、台湾-闽粤沿海地震带、华北地震区、新疆地震带和川滇藏青地震区等。 台湾省位于环太平洋地震带上，西藏、新疆、云南、青海、四川等位于喜马拉雅-地中海地震带上，为我国地震最多、最强烈的地区；河北、山东、山西、陕西、甘肃、宁夏等省也是地震活动比较强烈的地区。 贵州、广西、江苏、浙江、江西、湖南、湖北等省历史上记载的地震次数较少，也不强烈。,中国地震烈度区划图 地震基本烈度是指在50年期限内，一般建筑场地条件可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。 地震烈度区划图是指在地图上按地震基本烈度的差异划分出不同区域的图。也就是说，在地震烈度区划图上，将表示出不同地区的地震基本烈度值。 地震烈度区划图不仅表示出了不同地区的历史震害情况，也给出了各地区未来地震活动的趋向，对工程抗震工作具有重要的指导意义。,高烈度区（烈度9度）主要分布在西部。低烈度区（烈度7度）主要分布在华南、内蒙古北部、东北、西北等地区。地震基本烈度：（1）9度及9度以上的城市 华东区宿迁； 西北区昭苏，乌恰； 西南区康定，西昌，大理，澜仓，墨脱，当雄； 台湾地区台中，台南，台东，南投，花莲。（2）8度区的城市 华北区北京市，唐山，廊坊，太原，临汾，呼和浩特，包头， 乌海，新金，扶余，宁城； 华东区郯城，泗洪； 中南区 汕头，潮州，范县，新乡，三门峡； 西北区 西安，兰州，天水，银川，石嘴山，独山子，乌鲁木齐， 阿克苏，喀什； 西南区昆明，景洪，碗叮，沪定，石棉，拉萨，普兰，林芝，那曲； 台湾地区 台北，高雄，基隆。,（3）7度的城市华北区天津市，邯郸，张家口，保定，秦皇岛，邢台，任丘， 大同，侯马，阳泉；东北区沈阳，辽阳，旅大，鞍山，抚顺，营口，丹东，铁岭，朝阳， 长春，吉林，通辽；华东区上海，南京，徐州，连云港，镇江，扬州，淮阴，泰州，盐城， 合肥，阜阳，六安，蚌埠，舟山，福州，厦门，泉州，漳州， 枣庄，济宁，烟台，德州，威海；中南区广州，香港，深圳，湛江，佛山，珠海，洋浦，琼海，岳阳， 常德，郑州，开封，焦作，鹤壁；西南区成都，乐山，自贡，攀枝花，宜宾，楚雄，个旧，日喀则；西北区咸阳，宝鸡，安康，玉门，嘉峪关，西宁，格尔木，伊宁， 奎屯，库尔勒。,（4）6度区的主要城市 华北区 承德，集宁，石家庄，长治； 东北区 阜新，本溪，锦州，哈尔滨，大庆，齐齐哈尔， 延吉； 华东区 苏州，无锡，常州，铜陵，芜湖，马鞍山， 杭州，宁波，绍兴，温州，济南，泰安，青岛， 九江； 中南区 南宁，北海，三亚，梅州，肇庆，洛阳，武汉， 宜昌，鄂州； 西北区 德令哈，吐鲁番，哈密； 西南区 重庆，贵阳，六盘水。,在全国450个城市中，位于地震区的占74.5%，约有一半城市位于基本烈度7度和7度以上的地区。28个百万以上人口的大城市中，有85.7%位于地震区。,讨论题： 针对以下事实，你认为我国的城市发展应采取什么方针与措施？ “.在全国450个城市中，位于地震区的占74.5%，约有一半城市位于基本烈度7度和7度以上的地区。28个百万以上人口的大城市中，有85.7%位于地震区。”,正方： 城市改址或人员迁移。反方： 在现有基础上防震抗震。,