2-2-地震成因及分类

浙江大学防灾工程研究所2013年11月§2-2.地震成因及分类1-1地震的类型和成因地震按其成因可划分为3类：构造地震、火山地震、陷落地震构造地震地球的内部结构地壳：30-40km，上部是花岗岩，下部是玄武岩地幔：2900km，橄榄岩地核：3500km，主要是镍和铁地球内部的放射性物质不断放射能量，地球内部温度随深度而升高,200km—700km范围内，温度6000C—20000C.地球内部的压力也很大,地幔上部约900MPa,中部约370000MPa.地球内部的压力是不均匀的，地幔中的软流层有缓慢的对流，引起地壳运动。在运动过程中有的地区上升，有的地区下降，地球内部积累了大量的应变能，产生了地应力。当地应力达到岩层的强度时，岩层产生断裂或错动（脆性破坏），岩层内部的能量被释放，以波的形式传致地表，引起地面震动。称构造地震。火山地震火山爆发，岩浆猛烈喷出，引起地面震动。陷落地震地下石灰岩产生溶洞，突然产生大规模陷落引起的地面震动。这两类地震震级小，在我国危害小。构造地震造成地面建筑物破坏严重，对人类的危害大，所以我们关心的地震主要是构造地震。地震波体波：包括P波和S波面波：包括瑞利面波和勒夫面波地震P波和S波运行时弹性岩石运动的形态下图为Rayleigh波传播时，质点在沿着波传播方向的垂直的平面做逆时针的椭圆运动，波到来时，地面的运动和水面上的波浪运动一样下图为Love波（L波）传播时，质点水平运动，而且运动方向与波传播方向的垂直，地面上质点运动最大，越往地下深处运动的幅度越小。五、地震波的波序地球内部圈层结构及各圈层的主要地球物理数据内部圈层深度km地震波速度密度ρg·cm-3压力PMPa重力gm·s-2温度tC附注纵波Vp横波Vs0335.67.03.44.22.62.90120098198314400-1000岩石圈(固态)地壳(莫霍面)地幔上地幔608.24.63.3419009841100低速层1007.934.363.4233009841200软流圈(部分熔融)2506508.210.084.55.423.64.646800185009899951900(固态)下地幔(古登堡面)288513.547.235.5613520010693700地核外核41707.989.53009.9811.42252000760(液态地核)过渡层515510.33012.253281004274300固-液态过渡带内核637110.8911.173.463.5012.5136170004500固态地核1-2震源、震中和地震波震源：地震发生的部位。不是一个点。震中：震源正上方的地面位置。附近地面运动最强烈，极震区。震中距：场地上某一点到震中的距离。等震线：将地面上破坏程度相近的点连成的曲线。震源深度（h）：震源到地表的垂直距离。h70km浅源地震h=70-300km中源地震h300km深源地震震源距的定义震源距是震源和观测点（地面之间的直线距离。5个地震基本参数为：发震时刻:H震中位置:经度λ，纬度震源深度:h地震大小:M(震级)发震时刻确定利用ts-tp(从地震波记录图中得到),在地震波走时表查得相应走时Δtp,从到时tp减去走时ΔtP,便是发震时刻t0.地震序列的含义地震序列按发生时间先后顺序的排列，也指地震丛；有些异乎寻常的地震序列，称为地震群,在一个很长的地震序列中出现的大小不同的地震，找不到主震，只是群集的系列分布。地震分为主震余型、震群型和孤立型三类主震、余震和前震若在一群地震中特别大的地震仅有一个，该地震叫主震，之前的地震叫前震，之后的地震叫余震。地震分类(四)按地震成因分类构造地震火山地震陷落地震构造地震构造地震是指在构造运动作用下，当地应力达到并超过岩层的强度极限时，岩层就会突然产生变形，乃至破裂，将能量一下子释放出来，就引起大地震动，这类地震被称为构造地震，占地震总数90%以上地震过程四个活动阶段:孕震临震发震余震地壳中的应力应力是一种作用于岩石并使岩石的形状或体积发生改变的力.地壳中存在三种应力:剪应力、张力、压力剪应力：同时作用于一块岩石上的方向相反的应力。张力：是将岩石拉伸的一种应力，使板块相互分离。压力：挤压岩石使之发生褶皱或破裂断层板块运动几百万年后，相互挤压，能量积累，在地表形成不同的地形地貌（山脉）能量积累到一定程度时，岩层发生断裂，释放能量，以地震波的形式向周围传播能量图2岩石断裂发生地震图1岩层压缩弯曲、能量积累地壳解释收缩说大陆漂移说海底扩张说板块构造学活断层与地震地点\强度的关系活断层与地震灾害的关系密切，活断层决定着多数破坏性地震的发生位置，活断层的规模大小、运动性质和活动时代等属性决定着地震震级的大小，同时，对强地震地面运动具有复杂的影响。城市及附近地震可加重发震活断层沿线建筑物的破坏和地面灾害，特别是位于城市之下的活断层突然快速错动所导致的”直下型”地震能引起巨大的城市地震灾害。板块间的三种运动方式相互靠近相互远离错动地球表面岩层由六大板块组成欧亚板块、美州板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块、南极洲板块由于地幔的对流，这些板块也在不停运动，板块之间相互挤压、冲撞引起地应力。能较好地解释地震呈带形分布现象。构造地震的成因的另一种解释--板块学说板块构造与地震活动板块构造观点把地震现象看作是少数几个大的岩石圈活动板块在它们边缘或附近相互作用的结果。大地震发生的频度和震级的上限可能与相对运动的岩石圈板块的接触面积有关，即受破裂带长度和岩石圈厚度的限制。板块边界往往就是地震活动带。从全球6大板块边界与全球地震带在空间分布上的一致性可以看出两者的联系。无论是洋中脊、转换断层、深海沟或年轻的地缝合线，所有的板块分界线都是地震的活动带，只不过释放能量的多少、地震强度的大小、地震带的宽度及震源深度有所不同。统计表明，世界裂谷系(包括加利福尼亚、东南阿垃斯加和东非)的地震仅占全球地震总数的9%以下，释放的能量不及全球地震释放总能量的6%，而岛弧和其他类似的弧形构造上地震释放的能量却占了世界浅震能量的90%以上。里克特(Richter，1958)报道的世界175个大地震(M≥7.9)中，只有5个发生在裂谷系；在大西洋、印度洋和北冰洋的洋中脊顶，最大地震为7级，而在东太平洋洋隆很少有大于5级的地震发生。在裂谷系中大于7级的地震大部分发生在主要的转换断层上，其中最大震级为8.4级，而在岛弧区已知的最大地震为8.9级；在大洋中脊顶部，地震集中在极窄的地带，地震带宽度常不到20Km。在海沟及缝合线，地震带宽度较大，尤以大陆内部的年轻造山带宽度最大，以致难以确定板块边界的具体位置。•浅震分布在所有板块分界线上；•中震主要分布在太平洋东边的南美和中美西岸、北边的阿留申群岛，西起千岛群岛经日本岛弧分两支南下后在伊利安西部转向东，在萨莫亚群岛转向南而止于新西兰，中震还见于印尼、缅甸、兴都库什山和地中海中；•深震只限于安第斯山东侧、汤加弧西侧、印尼、日本海、鄂霍次克海以及中国东北边境和俄罗斯滨海边疆区，深震都位于板块俯冲带倾斜的方向。根据地壳板块观点，全球范围内主要有下列地震带:①环太平洋岛弧——海沟俯冲带地震带，它是太平洋板块与欧亚板块、美洲板块的边界。②东太平洋转换断层、海沟俯冲带地震带，是太平洋板块与美洲板块的边界。③地中海——喜马拉雅地震带，是欧亚板块与非洲板块、印度洋板块的边界。④大西洋洋脊、转换断层地震带，是美洲板块与欧亚板块、非洲板块的边界。⑤印度洋洋脊、转换断层地震带，是非洲板块与印度洋板块的边界。2、全球地震活动带在世界地震分布图上，我们会发现：地震分布是不均匀的，有些地方密集，有些地方稀少，人们把地震的震中集中分布的地区，且呈有规律的带状，叫做地震带，指地震集中分布的地带。在地震带内震中密集，在带外地震的分布零散。地震带常与一定的地震构造相联系。地震带位于板块边界85%发生在海洋，15%发生在大陆全球最大的环太平洋地震带和横贯欧亚的地震带（喜马拉雅－地中海地震带），是全球六大板块间的接触带，其他的地震带与扩张的洋脊、转换断层、大陆裂谷或大断裂带有关。在环太平洋地震带和欧亚地震带内发生约占全球85％的浅源地震，全部的中源地震和深源地震。其他地震带只有浅源地震，一般来说地震频度和强度均较弱。环太平洋地震带：是地球上最主要的地震带，是大洋板块的俯冲带，它像一个巨大的环，沿北美洲太平洋东岸的美国阿拉斯加向南，经加拿大本部、美国加利福尼亚和黑西哥西部地区，到达南美洲的哥伦比亚、秘鲁和智利，然后从智利转向西，穿过太平洋抵达大洋洲东边界附近，在新西兰东部海域折向北，再经裴济、印度尼西亚、菲律宾，我国台湾省、琉球群岛、日本列岛、阿留申群岛，回到美国的阿拉斯加，环绕太平洋一周，也把大陆和海洋分隔开来，地球上约有80%的地震都发生在这里。地震震源机制主要是板块俯冲引起的逆断层型，我国的台湾地震带和吉林深震带都属于环太平洋地震带，著明的美国旧金山地震、智利大地震、均发生在该地震带上。欧亚地震带：又名“横贯亚欧大陆南部、非洲西北部地震带”、“地中海-喜马拉雅山地震带”主要分布于欧亚大陆，从印度尼西亚开始，经中南半岛西部和我国的云、贵、川、青、藏地区，以及印度、巴基斯坦、尼泊尔、阿富汗、伊朗、土耳其到地中海北岸，一直还伸到大西洋的亚速尔群岛，发生在这里的地震占全球地震的15%左右。它是全球第二大地震活动带。这个带全长两万多公里，跨欧、亚、非三大洲。海岭地震带:海岭地震带又称大洋中脊地震带，分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海岭（海底山脉）。是从西伯利亚北岸靠近勒那河口开始，穿过北极经斯匹次卑根群岛和冰岛，再经过大西洋中部海岭到印度洋的一些狭长的海岭地带或海底隆起地带，并有一分支穿入红海和著名的东非大裂谷区。1）大西洋中脊（海岭）地震带自斯匹次卑尔根岛经冰岛向南沿亚速尔群岛、圣保罗岛等至南桑德韦奇群岛、色维尔岛，沿大西洋中脊分布，向东与印度洋南部分叉的海岭地震带相连。2）印度洋海岭地震带由亚丁湾开始，沿阿拉伯-印度海岭，南延至中印度洋海岭；向北在地中海与地中海-南亚地震带（欧亚地震带）相连；向南到南印度洋分为两支，东支向东南经澳大利亚南部，在新西兰与环太平洋带相接；西支向西南绕过非洲南部与大西洋中脊地震带相接。3）东太平洋中隆地震带从中美加拉帕戈斯群岛起向南至复活节岛一带，分为东西二支，东支向东南在智利南部与环太平洋地震带相接；西支向西南在新西兰以南与环太平洋地震带和印度洋海岭地震带相连。以上三地震带皆以浅源地震为主。全球板块运动GPS环太平洋地震带和欧亚地震带1900年以来全球7级以上地震分布图图1.1.2全球地震震中分布示意图3、震源的垂直分布从地震发生的垂直分布来看，所有地震都发生于地壳及地幔上部，其中多数发生在地壳的数十千米范围内。据统计，有72%的地震震源在地表以下至深33km处；发生于33～300km范围内的占24%；深度大于300km的深源地震仅占4%。