3地震灾害

第二章地震灾害•地震和地震波关于地震地震地震波•板块构造•地震的特点地震灾害减轻地震灾害地下明灯计划9.0级宫城县谷川浜oshika-peninsula-yagawahama绘画中的那不勒斯地震希腊历史学家希罗德（Herodotus,公元前484-425）在他所著的《历史》一书中，选出了一些世界的宏伟建筑，并称之为人类奇迹。后来，不少希腊历史学家继承了这一工作，在公元前2世纪时，从他们知道的北非、中东和地中海沿岸地区中，挑选了七大宏伟建筑，合称为古代世界的七大奇迹（SevenWondersoftheAncientWorld）。古代世界七大奇迹很美很宏伟……金字塔，1201，1754年地震土耳其卡里亚王陵，17，60，155地震巴比伦空中花园，957-8，1007年地震阿波罗青铜巨像，-225年建成，56年后倒亚历山大灯塔，117米，885，1201，1211宙斯雕像，344，368地震月亮女神庙（Izmit），17，60年地震但都看不见了！日本传说故事中的地震成因鲶鱼翻身日本传说故事中抗震的基本思想南加州地震中心成立纪念图（Aki）“夫天下之气不失其序……阳伏而不能出，阴迫而不能蒸，阳失其所而镇阴，于是有地震”《国语周语》中国古代关于地震成因的阐述ZhangHeng(A.D.78-139)张衡发明的侯风地动仪，标志着地震科学的开始《后汉书。张衡传》记：‘阳嘉元年，复造侯风地动仪，以精铜制成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒樽，饰以篆文，山龟鸟兽之形。中有都柱，旁行八道，施关发机；外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍张口承之。其牙机巧制，皆隐在樽中，覆盖周密无际。如有地动，樽则振，龙机发，吐丸而蟾蜍衔之，振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙机发，而七首不动，寻其方向，乃知震之所在，…..”公元一三八年，陕西发生地震，千里之外的洛阳并无感觉，但地动仪却测到了，许多人都不相信，几天后，驿马送来了消息，于是朝廷内外尽皆信服。可惜的是，公元四世纪，这台仪器在战乱中散失，至今失传。地震和地震波跨越圣安德列斯断层的篱笆墙地震造成的沿断层的位移错位,不仅仅出现在圣安德烈斯断层上,在全世界的许多地方都能见到.如:1739年平罗地震断层顺时针运动造成长城宁夏段的错位（王兰民提供）1.1什么是地震岩层断裂过程模拟图解弹性回跳1.2地震波大陆地震多发生在地下15km附近的地下深处两种地震（体）波两种地震（面）波地震射线地震波形VsVpTs=震中距/VsTp=震中距/VpTs-p=Ts–Tp取地壳中平均值：Vp=5.8Vs=3.4(km/s),得Ts-p=震中距/8(km/s)震中距台站1台站2台站3震中实例2–震中定位地震预警（引自邓大量）地震学是研究地震波的学问，建议阅读：IASPEINewManualofSeismologicalObservatoryPracticeEditor:PeterBormannGeoForsechungsZentrumPosdam,2002陈运泰院士组织了一个小组，已将该书翻译成中文，已由地震出版社出版。1.3地震波的多种应用GlobalSeismographicNetworkRecordstheGreatSumatra-AndamanEarthquakeJ.PARK,K.ANDERSON,R.ASTER,R.BUTLER,T.LAY,ANDD.SIMPSONEos,Vol.86,No.6,8February2005Mw=9.01970-1990近：9.2cm远:1cmGSN(2005)1/3-1/4定律20世纪初，大地震发生后，在距地震震中105-142度的范围内记录不到地震P波。于是猜想，地球具有分层结构，地球内部有一个低速的地核，地震P波由于折射，到达不了105-142度的范围。seismologyprovidesmostinformationofearth’sstructure.认识地球结构大事件年表如下：1)1906年奥尔德姆首先试图从地震波穿过地球的时间来推断整个地球内部构造。2)1909年莫霍洛维奇根据近震初至波的走时，算出地下存在一个速度间断面，通常称它为莫霍界面，其平均深度约为30公里，莫霍界面以上的部分称为地壳，以下的部分称为地幔。3)1914年古登堡根据地震体波的“影区”确认了地核的存在，并测定了核-幔间断面深度为2900公里。根据地核不能传播横波(地震波的一种，不能在液体中传播)的特性，地震学家又推断出地核是液态的。4）1936年赖曼通过对体波“影区”的进一步研究，发现了在液态的地核中还有一个固态的地球内核。5)1972年Morgan提出地幔柱的概念。CrustMantleInnercoreOutercore内核和外核及地幔、地壳•我国留美学者宋哓东等发现，地球内核相对于地幔的快速差异转动，速率为10/年•这一发现现仍有争议，许多研究说：地球外核相对于地幔的快速差异转动，速率为0.150/年•不过，没有否认快速差异转动的存在！！！2000年8月，俄罗斯的库尔斯克号潜艇沉入巴伦支海时，没有人想到要去告诉地震学家。但是，2001年1月，正是地震学家使得这场灾难起因的争论最终得以结束。波罗的海地震台记录到了库尔斯克号上爆炸产生的可说明问题的震动。这一证据表明，这场悲剧是当潜艇在水面上时艇上的一枚鱼雷意外引起的，随即在声深部发生了几枚鱼雷爆炸。而俄罗斯当局早先将这一事件归罪于一艘不明身份外国潜艇的碰撞。2001.9.11EOS,Transactions,AmericanGeophysicalUnion,82,47,Nov20,2001,565板块构造学说板块构造学说历史的回顾-大陆漂移学说在古生代后期（约三亿年前）地球上存在一个“泛大陆”，相应地也存在一个“泛大洋”。泛大陆的花岗岩曾分离并在分布于整个地壳中的玄武岩层之上发生漂移，逐渐形成了现代的海陆分布。魏格纳（AlfredLotharWegener,1880-1930）1912年发表《大陆的生成》1915年发表《海陆的起源》人工复原的过去不同时期的地球上各板块的相对位置，5幅图的时间分别为：2.25亿年前（二叠纪）;2亿年前（三叠纪）;1.35亿年前（侏罗纪）;6500万年前（白垩纪）;现在。HarryHammondHess(1906～1969)美国海洋地质学家。毕业于耶鲁大学，1934年在普林斯顿大学任教，1948年成为该校教授，1950年担任该校地质系主任。第二次世界大战期间他在美国军舰上任军官，通过回声测深发现太平洋海底存在众多的平顶海山。1962年，他在《洋盆的历史》中提出海底扩张的概念，指出在大洋中脊轴部地幔物质上涌，形成大洋地壳；随着中脊轴部新洋壳不断形成，先成的洋壳向洋中脊两侧扩张，最后在海沟地区俯冲返回地幔。海底扩张说复兴了A.L.魏格纳的大陆漂移说，奠定了板块构造说的理论基础。海底扩张学说山脉的存在+地球的扁率=岩石圈的概念地球最外层平均厚度约100千米的带有弹性的坚硬岩石。由地壳和上地幔顶部组成。岩石圈下面是软流圈。岩石圈可“浮”在软流圈上运动。部分熔融区岩石圈软流圈海洋地壳岩浆房Y.Chen(PKU)威尔逊旋回-应用板块构造成功地解释了大洋生成过程的例子。A-热的岩石圈的上拱使得地壳破裂，由张应力产生的巨大下降断块；B-进一步上拱，一个长轴状的线性裂谷形成；C-大陆地壳减薄，一个长轴状的线性洋盆出现，其特征是具有典型增生边界的大洋中脊的存在；D-大洋发育成熟，已经有大洋中脊和大洋盆地的分异，但仍以洋壳增生为主，未出现俯冲消减作用。Seaflorage:variationsinspreadingvelocity&rateofaccretion:From10cm/yr(GakkelR.)to~100cm/yr(EPR)Variationsinratesoreruption,typeofdeformationandhydrothermalism确定了转换断层的存在在大洋脊附近，发现洋脊被一系列横向断层所切断，断距可达数百至上千千米，断层长度可达数千千米。1965年，加拿大学者威尔逊首先提出，这种截断大洋脊的断层不是一般的平移断层，而是由于自洋脊轴部向两侧扩张量不同所引起的一种特殊的断层，他称为转换断层。1965年JTWilson首次提出了“板块”一词2.2板块构造学说板块构造，又叫全球大地构造。所谓板块指的是岩石圈板块，包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部，也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理论认为，不论大陆壳或大洋壳都曾发生并还在继续发生大规模水平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的，发生在硅铝层和硅镁层之间，而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带那样移动着，大陆只是传送带上的“乘客”。法国地质学家勒皮雄（XLepichon,1937-1993)美国摩根（WJMorgan)2.3七大板块地球岩石圈主要分成了7个大板块：非洲板块、欧亚板块、印度-澳洲板块、太平洋板块、南极洲板块、北美板块和南美板块。图上还给出了一些较小的板块。三种不同的板块边界在图中用不同的线条表示。左下方的插图表示兰绿色的板块在红色软流圈上飘浮的情况。2.4驱动板块运动的力量2.6板块的边界带：发散边界、汇聚边界和转换边界。发散边界–大西洋洋中脊（宽：1000-3000km，相对高：1000-3000m,长》10000km).汇聚边界平移（转换）边界-圣安德列斯断层边界类型两侧的板块地貌特征地质事件示例发散边界海洋-海洋大洋中脊海底扩张大西洋、太平洋的大洋中脊浅源地震岩浆溢出火山陆地-陆地裂谷裂开成深谷东非裂谷地震岩浆上涌火山汇聚边界海洋-海洋岛弧和海沟俯冲，深地震西阿留申群岛岩浆上涌火山变形海洋-大陆山脉和海沟俯冲，深地震亚洲东部日本海沟岩浆上涌火山变形大陆-大陆造山带深地震岩石变形喜玛拉雅山转换边界海洋-海洋错断洋中脊地震太平洋洋中脊大陆-大陆形变小的山脉沿断层变形地震岩石变形美国圣安德列斯断层板块构造和地震板块构造和地震刚性的板块脆弱的边界水平的运动地震的特点3.1地震的大小-震级IntensityIntensity地震的烈度VIVISiteIXIXEpicenterHypocenter(Focus)VIIVIIVIIIVIIIrIntensityisanevaluationoftheseverityofgroundmotionatagivenlocation),(rmIIM55.76.377.7IoVIVIIVIIIIXX小于III度：人无感受，只有仪器能记录到；III度：夜深人静时人有感受；VI-V度：睡觉的人惊醒，吊灯摆动；VI度：器皿倾倒、房屋轻微损坏；VI-VII度：房屋破坏，地面裂缝；IX-X度：房倒屋塌，地面破坏严重；X-XII度：毁灭性的破坏。地震烈度IIIIIIIVVVIVIIIIXVIIXXIXIIMODIFIEDMERCALLIROSSIFORELIIIIIIIVVVIVIIIIXVIIXIIIIIIIVVVIVIIJMAIIIIIIVVVIVIIIXXXIXIIVIIIMERCALLICANCANISIEBERGIIIIIIIVVVIVIIIIXVIIXXIXIIMEDVEDEVSPONHEUERKAPNIKBarelynoticeablefeelslikevibrationofnearbytrucksmallobjectsupset,sleepersawakendamagetomasonryhardtostandwholescaledestruction,largelandslidesgeneralpanic;somewallsfalltotaldamage:wavesseenongroundsurfaceFigure2.7Acomparisonofseismicintensityscales中国地震烈度表BEIJINGTIANJINTANGSHANVIVIIVIIIIXXVV影响面积大GlobalEarthquakedistributionMap(198