nullNatural Seismology天然地震学的内容及主要研究方面:
所谓天然地震学就是研究天然地震发生、地震波的接收与传播,地球介质的构造及特征的一门学科。Natural Seismology研究目的 运用物理学、数学、地质学的知识,
研究地震发生的状况,地震波在地球
内的传播规律,地壳和地球内部的分
层结构、构造及介质特征。
预测、预防、预报及控制地震。研究目的研究内容研究内容1.强地面运动地震学——宏观地震学或工程地 震学;
2.地震波传播理论和地球内部物理学——理论地震学、定量地震学,计算地球物理学的重要内容;
3.测震学;
当前主要研究领域
1.地震烈度与区划——防震抗震;
2.地震构造物理学——结构、状态、动力学;
3.震源物理——地震成因;当前主要研究具体内容:
1.地震烈度与区划——防震抗震;
2.地震构造物理学——结构、状态、动力学;
3.震源物理——地震成因;
4.地震波传播理论——正演(射线追踪/合成理论地震图;
5.地壳及地球内部物理——分层结构、非均一性、各向异性;
6.模型地震学——实验、模拟;
7.观测系统及资料
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
和处理方法;
8.预报综合研究;当前主要研究具体内容:
1.地震烈度与区划——防震抗震;
2.地震构造物理学——结构、状态、动力学;
3.震源物理——地震成因;
4.地震波传播理论——正演(射线追踪/合成理论地震图;
5.地壳及地球内部物理——分层结构、非均一性、各向异性;
6.模型地震学——实验、模拟;
7.观测系统及资料分析和处理方法;
8.预报综合研究;第一节 天然地震分类及活动规律第一节 天然地震分类及活动规律一、地震学基本名词与概念
1.空间概念
震源;震源深度h
震中;极震区
震中距△ null2.发震时刻t0
3.强度: 烈度I;等震线;震级M;
震中烈度I0与震级M的关系:
M=1+2/3I0
地震能量E与震级M之间的关系:
logE=α+βM
古登堡、里克利统计得出α=11.8, β=1.5,
当M=0时,E(J)=6.3×104焦耳;
M=4时, E(J)=6.3×1010焦耳;
1kg炸药产生E(J)=4.2×106焦耳;
日本广岛2万吨原子弹释放出能量E=8.4 × 1013焦耳,相当于M=6.1级地震释放得能量。二、天然地震分类二、天然地震分类1.成因分类
构造地震;火山地震;诱发地震;
2.震源深度分类
浅源地震:h<60km;
中源地震:60
300km.
3.按震中距分类:
地方震:△<100km; 近震: △<1000km;
远震: △>1000km; 4.按震级分类
弱震:M<3; 有感地震:3≤M≤4.5
中强震: 4.5
记录
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在图纸上,就得到了天然地震记录——地震图。在地震图中,一个清晰的震动脉冲的初至时刻称为地震相。不同的地震相
表
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示不同传播路径的地震波。天然地震相的识别也是依据地震波的运动学(走时、震中距与速度)特征和动力学(周期、振幅、相位及震动方向)特征。一、近震震相及走时方程一、近震震相及走时方程 震中距在100km~1000km范围内所记录到的地震,称为近震。
1.直达波
2.莫霍界面上的反射波(P11和S11)
3.莫霍界面下上地幔顶部的折射波(Pn,Sn)
4.康拉德面上的反射波(P*,S*)近震走时曲线近震走时曲线直达波直达波反射波反射波折射波折射波二、远震震相及走时表二、远震震相及走时表震中距超过1000km(即地心角10°)接收到的地震称为远地震相。震中距大于11000km(地心角105 °)称为极远地震相。
由于地球结构大致分为壳、幔、核,有体波(P,S),转换波,还有面波。远地震相(1). 从震源经过地幔到达地表某台站的回
折波(P,S)叫远震直达波。
(2). (P,S)在地面反射一次用PP和SS表示。反射两次用PPP和SSS表示。P波反射后转换为S波,记为PS。S波转换为P波,记为SP。同理,可以有PSP,PPS,SSP等。远地震相nullnull(3). P,S波在地核界面反射或反射转换时,
相应产生PcP,ScS及ScP等波(c表示波在地核界面的反射)。
(4). P波穿越地核以及发生转换,可产生
PkP,PkS(k表示P波在地核内的一段射线)。
S波投射到核界面,在核内只产生折射P波,
待穿出核界面外转换为S波,称为SkS,P波在核内反射一次时,产生PkkP和PkkS波。null地幔折射波与地核穿透波nullnull(5). 远震能经常记录到基阶瑞利波和勒夫波。它是研究地壳结构的重要信息。第四节 地震波射线性质及地球内部波速的计算第四节 地震波射线性质及地球内部波速的计算一、射线参数
在三角形OA1A2
中应用正弦定理:null 令层数无限增加,而层厚趣于无限小,得到速度连续变化情形:V=V(r). 射线由折线变为光滑曲线。射线上任一点都有:当半径与地面上的速度给定后,射线参数
只是射线对地面的入射角的函数。二、射线走时方程二、射线走时方程null三、本道夫定律三、本道夫定律null四、不同的速度分布对射线形状及走时曲线形状的影响四、不同的速度分布对射线形状及走时曲线形状的影响 由本道夫定律知,一族出射角不同的射线它到达地面各点的p值亦不同。表现在走时曲线上各点切线斜率不同,所以速度的变化与走时曲线形态的变化关系必然在dt/dθ中反映出来。设在t-θ坐标系中,当d2t/dθ2>0时,曲线凸向θ轴(凹向t轴),当d2t/dθ2<0时,曲线凸向t轴(凹向θ轴)。null对于出射到地表的
射线顶点半径都随
θ增大而逐渐减小。
即dr/dθ<0.(一)速度随深度连续变化 地球内部的速度V(rp)随深度的增加而增加,即速度的变化率d V(rp)/d rp<0,则有见前图(上一张幻灯片)。(一)速度随深度连续变化(二)低速层的影响(二)低速层的影响(三)高速梯度带的影响(三)高速梯度带的影响五、计算地球内部波速的古登堡方法五、计算地球内部波速的古登堡方法六、赫格罗兹一维歇尔特积分法六、赫格罗兹一维歇尔特积分法第五节 用天然地震波研究地球内部结构第五节 用天然地震波研究地球内部结构 一、用近震体波研究地球上地幔结构 一、用近震体波研究地球上地幔结构1.反射波(P11)的利用
在x2-t2坐标下,采用回归分析,可求出斜率k=tgα=1/V2和截距b=(2H-h)2/V2,显然有2. 折射波(Pn)的利用2. 折射波(Pn)的利用 已知震源深度h,又从P11求得莫霍面以上的速度V,当莫霍面近水平时,折射波时距曲线的斜率的倒数即为上地幔顶部的速度速V2。3.直达波和折射波的联合应用3.直达波和折射波的联合应用4.折射波时间项法4.折射波时间项法 由折射波时距曲线在t轴上的截距t0α,求得炮点下的莫霍界面深度H0,若已知V1、V2,则第N个观测点的莫霍界面深度由下面的时间项公式:二、用远震体波获得地球内部速度结构二、用远震体波获得地球内部速度结构横
波
分
层横
波
分
层三、地震层析成象(Seismic tomography)三、地震层析成象(Seismic tomography) 层析成像的理论是Radon变换,即对穿过物体内部的射线携带的信息进行投影重建,以恢复物体的内部影像。
层析成像从不同波场角度可分为地震层析成像、大地电磁层析成像和位场层析成像。
地震层析成像可分为反射波场层析成像和面波层析成像和衍射地震波层析成像。地震层析成像(Seismic tomography)地震层析成像(Seismic tomography) 地震波层析成像从不同波场角度亦可详细地分为直达波ST、反射波ST、折射波ST和面波ST.
从算法上可分为射线理论层析成像和波动方程层析成像。1.秦岭地震层析成像剖面1.秦岭地震层析成像剖面大别造山带地震层析成像剖面大别造山带地震层析成像剖面null 天山地震层析成像(平面)5kmnull27kmnull50kmnull71kmnull120kmnull171km四、面波与地壳上地幔结构四、面波与地壳上地幔结构面波频散面波频散null五、地震波Q值与地壳上地幔结构五、地震波Q值与地壳上地幔结构品质因数Q系指在一周期中,储存在振动系统中的能量E与所损耗的能量△E的比值:null 对于非完全弹性介质中传播的波,它的振幅随距离以指数衰减,如不考虑散射的影响,则品质因数Q与衰减系统有以下关系:nullnull六、转换波求地壳-岩石圈速度结构六、转换波求地壳-岩石圈速度结构 第六节 深部地壳和上地幔探测 第六节 深部地壳和上地幔探测在一点爆炸或组合可控震源激发地震波,布置一条或数条测线,观测来自地壳内及其底面的反射波、折射波以及梯度层内的回折拨,分析研究它们的运动学和动力学特征,推断深部地壳、上地幔结构及其物理性质的一套方法,称为深地震测深(Deep Seismic Sounding),简称DSS.null按测线长度和观测系统的不同分为三种类型:
1. 广角反射剖面(Wide angle refletction profile),主要观测莫霍界面的反射波PmP,以及壳内的阻抗界面。
2. 大陆地壳反射剖面(Consortium for Continental Reflection Profile),简称COCORP,采用连续振动源和多次覆盖技术,获得壳内细结构、断裂深部延伸 、岩浆囊的定位等。
3.折射剖面(Refracted profile),在盲区外布置测
点,接收来自上地幔顶部的回折波(折射波)Pn. 一、波速分布的确定 一、波速分布的确定二、深部界面的绘制二、深部界面的绘制(一)x2-t2法(回归法)(二)折射波回归法(二)折射波回归法 对于折射波,时距曲线为直线,同理,可用线性回归方法,求出斜率和截距,按下式计算出折射界面深度和界面之下介质的速度。 第七节 地壳上地幔结构 第七节 地壳上地幔结构一、莫霍不连续面的性质至少有三种类型:
1.稳定地盾区发育尖锐间断面;
2.大陆裂谷和洋中脊速度出现阶梯状或
梯度状向下增加,表现为莫霍层;
3.褶皱造山带发育高低速层状叠置或高
低速梯度叠置;莫霍性质莫霍性质二、地壳分层结构二、地壳分层结构华北地块
地壳结构华北地块
地壳结构三、地壳与上地幔低速层;大陆内部结构的多层性、层间活动性及非耦合性三、地壳与上地幔低速层;大陆内部结构的多层性、层间活动性及非耦合性四、大陆地壳结构四、大陆地壳结构五、大洋地壳结构五、大洋地壳结构我国西部岩石圈速度结构5+km深度速度平面分布我国西部岩石圈速度结构null中国西部层析成像27+km深度速度平面分布null50+km深度速度平面分布中国西部层析成像null中国西部层析成像71km深度速度平面分布null120km深度速度平面分布中国西部层析成像null中国西部层析成像171km深度速度平面分布null西昆仑—西塔里木剖面速度分布中国西部层析成像null中国西部层析成像东昆仑—西天山剖面速度分布null阿尔金—准噶尔剖面速度分布中国西部层析成像null中国西部层析成像东部南北向剖面速度分布(过祁连山95°E)中国大陆上地幔低阻层深度图上地幔低阻层变浅区上地幔低阻层变深区中国大陆上地幔低阻层深度图nullSeismic Tomography profile along 105°E第八节 中国地震分布与构造应力场第八节 中国地震分布与构造应力场一、中国地震带分布一、中国地震带分布二、构造
应力场二、构造
应力场三、中国的活动板块亚板块与块体运动三、中国的活动板块亚板块与块体运动