发散边界 – 大西洋洋中脊（宽：1000-3000km，相对高：10003000m,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
陆地-陆地
裂谷
海底扩张 浅源地震 岩浆溢出火山 裂开成深谷 地震 岩浆上涌火山
波长λ和周期T
正弦波两个相邻波峰间的 距离称为波长λ, 行进这一距 离所需时间称为周期 T；亦即 质点振动完成一个循回所经历 的时间。
频率和圆频率
周期的倒数 f=1/T 称 为频率；单位为赫兹，表 示在单位时间内完成的振 动循环次数。 圆频率
波速V、视波速C和波数k
• 波速V取决于波动传播介质的力学特性（密度和 弹性模量等）。 • 观察或测量波动时往往并不 沿着波动的传播方向，这时 观测到的波速称为视波速， 视波速c与真实波速v之间有简单的换算关系 C=V/sina； a为波的入射角。 • 波数k也是常用的描述波动的参数，定义为2π 长度中所包含的波长λ的个数。
灾害学概论
防灾科技学院 综合减灾研究所 李平 chinaliping1981@
第二章 地震灾害
• 地震和地震波
关于地震 地震 地震波
西方版画中记载的1805年意大利那不勒斯地震
月亮女神庙 （Izmit）， 17，60年地震
土耳其卡里亚王陵， 17，60，155地震
阿波罗青铜巨像， 前225年建成，56年后倒
巴比伦空中花园， 957-8，1007年地震
宙斯雕像，344，368地震
但都看不见了！
亚历山大灯塔， 117米，885，1201，1211
金字塔， 1201，1754年地震
1.1 什么是地震
地震成因
• • • •
中国的天人感应和日本的鱼怪 古希腊的山裂和地火 断层错动和地震波 岩浆冲击和相变
“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”
• 除上述断裂产生地震的学说之外，其他比 较重要的地震成因假说还有岩浆冲击成因 说和相变成因说。岩浆冲击说在火山地区 受到重视, 因为那些地区的岩浆活动相当普 遍。火山地震就是岩浆冲击的结果。火山 地震一般不大，涉及区域也不广。中国除 台湾省外，大陆上绝大部分地震都与火山 无关。
Zhang Heng (A.D.78-139)
波的干涉
波的绕射（衍射）
体波
(1) 纵波：由震源向外传播的疏密波，其介质质点的振动方向与波的
前进方向一致。特点：周期短，振幅小。
(2) 横波：由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的
前进方向垂直。特点：周期较长，振幅较大。
地震与地震动
地震波
两种体波
根据弹性理论，纵波的传播速度大约为横波的1.67倍，说明纵波的
Seaflor age: variations in spreading velocity & rate of accretion: From <10 cm/yr (Gakkel R.) to ~100 cm/yr (EPR) Variations in rates or eruption, type of deformation and hydrothermalism
●A
●C
●B
●A ●C ●B
●A ● C2
● C1 ●B
跨圣安德烈斯断层的篱笆当断裂弹性回跳时造成的结果。 (a)篱笆垂直穿过断层，地震前未发生形变。 （b）构造力作用下横过断层的篱笆发生弯曲，A点和B点向 相反方向移动； （c）在C点发生破裂，在断裂两侧的应变岩石弹回到C1和 C2 。
岩层断裂过程模拟图解
大西洋、太平洋的大洋中脊
东非裂谷
汇聚ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ界 海洋-海洋
海洋-大陆
大陆-大陆 转换边界 海洋-海洋 大陆-大陆
岛弧和海沟 俯冲，深地震 西阿留申群岛 岩浆上涌火山 变形 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 造山带 深地震岩石变形 喜玛拉雅山 错断洋中脊 地震 形变小的山脉 沿断层变形 地震岩石变形 太平洋洋中脊
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。
板块的边界带：发散边界、汇聚边界和转换边界。
板块构造和地震
中国古代关于地 震成因的阐述 《国语 周语》
跨越圣安德 列斯断层的 篱笆墙
在古代世界很多地震区人民对地震都有宗 教性的解释。中国常以“天人感应”将地 震与社会的变动相联系，日本则认为地震 是由地下一个状似鲶鱼的神灵所控制。对 古代地震的许多引喻可在《圣经》和当时 其他宗教著述中见到。
• 理解地震成因的转折点来自对 1906 年 4 月 18 日震撼美国加利福尼亚的旧金山地震的 研究。地震调查委员会的报告指出，强烈 的地面摇动是由圣安德烈斯大断层突然错 动产生的，该断裂从墨西哥边界一直延伸 到旧金山以北达400多千米，断裂西侧的岩 块向北错动了好几英尺。
波动基本性质
• 波在传播介质的界面上能产生反射和折射 • 弹性波叠加时遵守波的叠加原理 • 两束或两束以上的同频波叠加时能产生干涉现 象；能量汇集形成驻波 • 弹性波在传播过程中遇到障碍物边缘或孔洞时 将发生弯折现象，称为波的绕射（衍射）； • 某些波具有偏振现象，既传播介质质点的振动 发生在垂直于传播方向的平面内 • 波在传播过程中会有幅值衰减的现象。
大陆地震多发生在地下15km附近的地下深处
地震波
• 地震引起的振动以波的形式从震源 向各个方向传播，这就是地震波。
波动
介质质点围绕平衡 位置做往复运动，一 个质点的振动将带动 相邻质点振动，振动 随之向远端传播，形 成了波。波动方程描 述介质各质点在不同 时刻的状态，振动方 程则描述某个（或某 些）质点在不同时刻 的状态。
传播速度快，因此也把纵波叫初波，横波叫次波。
面波：只限于在地面附近传播的波，也就是体波经过地层界面多
次反射形成的次生波。周期长，振幅大，比体波衰减慢，能传播到 很远的地方。
面波包括：瑞雷波和洛夫波
地震与地震动
传播方向
Rayleigh面波
传播方向
Love面波
地震预警
地震波的多种应用
除地球表层之外，人类长期以来对地 球的结构一无所知；近代关于地球内部的 知识，主要来自对地震波和大地震所激发 的地球自由震荡的解读。通过研究地震波 反射、折射的图像，人类得以了解地球内 部构造、进而探索地壳运动规律。
世界所有地震释放能量的约85%来自浅源地震。 (2) 中源地震：震源深度在 70－300km，一年中全 世界所有地震释放能量的约 12%来自中源地震。 (3) 深源地震：震源深度超过 300km，一年中全世 界所有地震释放能量的约 3%来自中源地震。 地震的震源深度与板块边界有密切的关系，在板 块的发散边界和转换型边界，发生的地震多是浅 源或中源的，而在汇聚边界，发生的地震则多是 深源的，随着海洋板块从海沟向大陆的俯冲，震 源的深度也不断的增加。
美国圣安德列斯断层
刚性的板块 脆弱的边界 水平的运动
板块构造和地震
• 板块构造说以极其简洁的形式（最基本的就是 板块的生长、漂移、俯冲和碰撞），深刻地解 释了地震和火山分布,地磁和地热现象,岩浆与造 山作用；它阐明了全球性大洋中脊和裂谷系、 环太平洋和地中海构造带的形成，也阐明了大 陆漂移、洋壳起源、洋壳年青性、洋盆的生成 和演化等重大问题。地球科学第一次对全球地 质作用有了一个比较完善的总的理解。板块构 造研究所阐明的地质构造背景和岩石圈活动规 律，对于寻找金属矿、石油等矿产资源，以及 预测地震、火山等地质灾害，有一定指导意义 。
地震。这类地震的震级很小，造成的破坏也很小。只占地震总数 的3%左右。
(4) 诱发地震：由于水库蓄水或深井注水等引起的地震。
(5) 碰撞地震：大陨石与大气或地球表面碰撞 (6) 人工地震 ：化学炸药和核爆炸也会引发地震
按照震源的不同深度，通常把地震分成三类：
(1) 浅源地震：震源深度在 70 km以内，一年中全
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） 我国留美学者宋晓东等发现，地球内 核旋转速度要比外核快。
按照观测台站到震中距离大小不同:地震可 分为地方震（震中距小于100千米）、近震 （震中距100-1000千米）和远震（震中距 1000千米以上）。 按照地震的发生序列不同，地震可分为前震、 主震、余震和震群。
中国地震震源分布图
我 国 地 震 灾 害 特 点
大部分地区为浅源地震 台湾与喜马拉雅地区为中源地震 东北地区为深源地震
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。