地震科学教学课件

地震科学教学课件什么是地震？地震是地球内部储存的巨大能量在特定条件下突然释放的自然现象这种能量释放会产生强烈的地面震动，通过地震波向四周传播，影响地表的建筑物、地形地貌以及人类社会从科学角度来看，地震是地壳运动的直接表现当地壳内部的应力超过岩石承受极限时，岩石发生破裂或位移，释放出积累的弹性能量，形成地震波这些地震波在地球内部和表面传播，造成我们感受到的地面震动地震有哪些表现？地面变形现象建筑物震动次生灾害地震发生时，地面会出现明显的裂地震波传播时会引起建筑物剧烈摇缝、隆起或下沉这些地表变形是摆根据震级大小，建筑物可能出地下岩层断裂和位移的直接反映现轻微晃动、严重变形甚至完全倒大型地震可能造成数米宽的地表断塌现代抗震建筑通过特殊设计可裂带，改变地形地貌以有效减轻震害地震的历史记录年华县地震年唐山大15561976地震发生在明朝嘉靖年间的华县地震是人类历史上死亡人数最多的地震灾年月日凌晨时分，1976728342害这次级强震波及陕西、M

8.25河北唐山发生级强震，造成M

7.8山西、河南等省，造成约万人83万多人死亡，万多人重伤2416死亡地震发生在凌晨，大多数人这是新中国成立以来伤亡最惨重的在睡梦中遇难，整个关中平原几乎自然灾害变成废墟唐山地震发生在人口密集的工业城史料记载山移、地裂、房倒屋市，震源浅、烈度高，加上发生在塌，压死人民不计其数，显示了夜间，人们来不及逃生地震几乎古代建筑抗震能力的脆弱这次地摧毁了整座城市，但唐山人民在全震的历史教训促使现代地震科学更国支援下重建家园，创造了抗震救加重视建筑抗震设计灾的奇迹地震常见地区分布全球地震活动呈现明显的地带性分布特征，主要集中在几个重要的地震带上这种分布规律与地球板块构造理论密切相关，反映了地壳运动的基本规律环太平洋地震带欧亚地震带又称火环，是全球最活跃的地震带，从地中海经土耳其、伊朗、阿富汗到集中了全球约的浅源地震和几乎喜马拉雅山脉，再到印尼一带这一80%全部的深源地震从阿留申群岛、日地震带是欧亚板块与非洲板块、印度本、菲律宾，到印尼、新西兰，再到洋板块碰撞挤压的结果，中国西南地美洲西海岸的阿拉斯加、加利福尼亚、区就位于这一地震带上智利，构成一个巨大的环带中国地震分布中国位于环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位，地震活动频繁主要集中在西南地区（四川、云南、西藏）、西北地区（新疆、甘肃）、华北地区（河北、山西）和东南沿海地区（台湾、福建）地震规模等级里氏震级（）M里氏震级是美国地震学家里克特于年提出的地震强度量度标准震级每增加级，能量增加约19351倍；增加级，能量增加约倍这是一个开放性标度，理论上没有上限，但实际观测到的最3221000大震级约为级

9.5微震，人体无感，仅仪器能检测•M

3.0有感地震，室内人员可能感觉到•M

3.0-

4.9中强地震，造成轻微到中等破坏•M

5.0-

6.9大地震，造成严重破坏•M

7.0-

7.9巨大地震，造成极严重破坏•M≥

8.0震中烈度分级地球结构简介要理解地震的成因，首先需要了解地球的内部结构地球从外到内可分为地壳、地幔和地核三个主要层次，每一层都有不同的物理性质和化学组成地壳地幔地球最外层，厚度公里大陆地壳较位于地壳之下，厚度约公里，占地球5-702900厚（平均公里），主要由花岗岩类岩石体积的主要由硅酸盐矿物组成，温3582%组成；海洋地壳较薄（平均公里），主要度随深度增加而升高地幔的对流运动是推6由玄武岩组成地壳是人类生存的基础，也动板块运动的主要动力，也是地震发生的根是地震活动最活跃的区域本原因地核地球的中心部分，半径约公里分为液态的外核和固态的内核，主要由铁镍合金组成3400地核的运动产生地球磁场，虽然不直接参与地震活动，但对地球动力学过程具有重要影响板块构造学说现代地震学建立在板块构造学说基础上地球表面由十几个大小不等的板块组成，这些板块在地幔对流的推动下缓慢移动板块边界是地震活动最集中的区域，包括离散边界、汇聚边界和转换边界三种类型地震的主要成因板块边界活动绝大多数地震（约）发生在板块边界附近，这里是地壳运动最活跃的区域当相邻板块相互作用时，巨大的应力90%在岩石中逐渐积累，当应力超过岩石强度极限时，就会发生断裂，释放能量产生地震张裂型边界汇聚型边界板块相互分离，如大西洋中脊这里的地震一般较弱，板块相互挤压，如环太平洋地区这里容易发生强烈但频率较高，伴随海底火山活动地震，包括世界上最强的级以上巨震9转换断层板块水平错动，如美国圣安德烈斯断层应力长期积累后突然释放，引发破坏性地震常见地震类型断层型地震火山型地震这是最常见的地震类型，占全球地震总数与火山活动密切相关的地震类型当地下的以上当地壳中的岩石受到长期应岩浆上升或火山爆发时，会产生强烈的地90%力作用时，会在薄弱部位形成断层当应面震动火山地震通常发生在火山活跃地力超过岩石承受能力时，断层两侧的岩块区，如环太平洋火山带、地中海地区等突然相对滑动，释放巨大能量火山地震的特点是持续时间较长，频率较断层型地震又可细分为正断层地震（张性高，但震级一般不大它们往往是火山即应力环境）、逆断层地震（压性应力环境）将爆发的重要前兆信号，对火山监测和预和走滑断层地震（剪切应力环境）不同警具有重要意义类型的断层产生的地震波特征和破坏模式也不相同陷落型地震由地下空洞塌陷引起的地震，规模通常较小但可能造成局部严重破坏常见于岩溶地区、采矿区或地下水过度开采区域虽然震级不高，但由于震源很浅，局部破坏可能很严重随着城市化进程加快和地下空间开发增加，这类地震的防范变得越来越重要地震波简介地震发生时会产生不同类型的地震波，它们以不同的速度和方式在地球内部传播理解地震波的特性对于地震监测、震中定位和地震预警都具有重要意义纵波（波）P波是的缩写，意为第一波，因为它传播速度最快，总是最先到达观测点波是压缩波，粒子P primarywaveP振动方向与波的传播方向一致，就像声波在空气中的传播方式波能够在固体、液体和气体中传播，传播速度约为公里秒在地震仪记录上，波表现为小幅度的上下震P6-8/P动，通常不会造成严重破坏，但它的到达标志着更具破坏性的波即将来临S横波（波）S波是的缩写，意为第二波波是剪切波，粒子振动方向垂直于波的传播方向，传播速度约为公里秒，比波慢但破坏力更大S secondarywaveS3-4/P波的传播速度与特点波特征波特征P S传播速度传播速度6-8km/s3-4km/s能穿越所有介质固体、液体、气体只能穿越固体介质振动模式纵向压缩振动模式横向剪切破坏力相对较小破坏力非常强大波和波的速度差异创造了宝贵的预警时间窗口例如，距离震中公里的地点，波到达后约秒波才会到达现代地震预警系统正是利用这个时间差，在检测P S100P15S到波后立即发出警报，为人们提供几秒到几十秒的避险时间P地震波在不同地质结构中的传播速度会发生变化坚硬的岩石中波速较快，松软的沉积物中波速较慢这种速度变化不仅影响地震波的传播时间，还会改变波的振幅，导致某些地区的震害加重，这就是所谓的场地效应面波的影响除了体波（波和波）外，地震还会产生沿地表传播的面波面波传播速度最慢但持续时间最长，对高层建筑和长距离基础设施的破坏尤为严重面波包括勒夫波和瑞P S利波两种类型，它们的复杂运动模式使得建筑物遭受多方向的摇摆和扭转地震仪与震中测定地震仪工作原理三站定位法现代地震仪是高精密的科学仪器，能够记录地面确定地震震中位置需要至少三个地震台站的数据在东西、南北和垂直三个方向上的运动基本原每个台站记录波和波的到达时间差，结合波速P S理是惯性当地面震动时，仪器的底座随地面运可以计算出震中距离以每个台站为圆心，震中动，而悬挂的重物由于惯性保持相对静止，通过距为半径画圆，三个圆的交点就是震中位置记录两者的相对位移来测量地面运动数字地震仪的灵敏度极高，能够记录到微米级甚现代地震台网通常包含数百个台站，通过多台站至纳米级的地面位移它们小时不间断工作，数据的综合分析，可以将震中定位精度提高到几24实时监测地震活动，数据通过卫星或网络传输到公里甚至几百米范围内地震监测中心地震监测网络中国已建成覆盖全国的地震监测网络，包括国家台网、区域台网和地方台网三级体系全国现有1000多个地震台站，其中包括测震台站、强震台站、地球物理台站等不同类型这些台站组成了一个立体化的监测网络，能够快速准确地监测和定位地震事件除了传统的地面台站，现代地震监测还采用了海底地震仪、卫星遥感、等多种技术手段，形成了天GPS地一体化的监测体系这些技术的综合应用大大提高了地震监测的时效性和准确性中国主要地震带中国位于世界两大地震带的交汇部位，地震活动十分频繁根据地质构造特征和历史地震活动规律，可将中国划分为几个主要的地震活动区青藏高原地震区新疆地震区包括西藏、青海大部和四川西部，是中国地震活位于中国西北部，受多个板块相互作用影响天动最强烈的地区由于印度板块与欧亚板块的碰山地震带和阿尔泰地震带是主要的地震活动区域，撞挤压，这里地壳运动剧烈，经常发生级以上7历史上曾发生多次强烈地震大地震华北地震区东南沿海地震区包括河北、北京、天津、山西、内蒙古中南部等包括台湾、福建、广东等沿海省份台湾位于环地区唐山大地震就发生在这一区域，是中国人太平洋地震带上，是中国地震活动最频繁的地区口密集地区的主要地震威胁之一地震危险性评估基于历史地震记录、地质构造特征和现代监测数据，科学家制定了中国地震区划图，将全国划分为不同的地震烈度区这一区划为建筑抗震设计、城市规划和防震减灾提供了科学依据高烈度区的建筑必须按照更严格的抗震标准建造著名地震灾害案例唐山地震1灾害基本情况破坏特征时间年月日凌晨时分秒唐山地震是一次浅源构造地震，震源深度仅公里，加上发生在人口密集的工业城市，造

197672834253.812成了极其严重的人员伤亡和财产损失地震发生时正值深夜，绝大多数人在睡梦中，来不震级级，震源深度公里M

7.812及逃生震中河北省唐山市丰南区一带整个唐山市区建筑倒塌率达到以上，铁路、公路、通讯全部中断地震还引发了滦河95%改道、地面沉降等地质灾害影响范围京津冀地区，波及辽宁、山东伤亡情况死亡人，重伤人242,769164,851大地在颤抖，房屋在倒塌，一切都在瞬间化为乌有但唐山人民没有被击垮，他们用坚强的意志和不屈的精神，在废墟上重建了美丽的家园救援与重建地震发生后，党中央、国务院立即组织全国性的抗震救灾行动万解放军官兵火速赶赴灾区，全国各地紧急调运救灾物资在没有大型机械设备的情况下，救援人员10用双手扒开废墟，挽救了无数生命唐山的重建工作历时十年，按照新的抗震标准重新规划建设新唐山不仅恢复了地震前的规模，还成为了现代化的工业城市，创造了人类抗震救灾史上的奇迹今天的唐山已发展成为重要的重工业基地，城市面貌焕然一新著名地震灾害案例汶川地震2年月日级大地震2008512M

8.0汶川地震是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最广、救灾难度最大的一次地震灾害震中位于四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县映秀镇，属于逆冲型地震，震源深度公里14万亿69,227374,6431,5108,451死亡人数受伤人数受灾人口直接经济损失确认死亡人数，另有人失踪其中重伤人涉及四川、甘肃、陕西等省份人民币，史上罕见17,92374,987地震特点与次生灾害汶川地震发生在地形复杂的山区，地震断裂带长达多公里，形成了显著的地表破裂强烈的地震动引发了数万处滑坡、崩塌和泥石流，形成了多个堰塞湖，其中唐家山堰塞湖一度威胁下游数300200十万人的安全地震中最令人痛心的是学校建筑的大量倒塌，暴露出建筑质量和抗震设防的严重问题北川中学、映秀小学等多所学校成为废墟，数千名师生遇难这一惨痛教训推动了全国校舍安全工程的实施救援奇迹与重建成就汶川地震救援创造了多项纪录动员救援人员万人次，调集大型机械设备万台套，转移安置受灾群众多万人次黄金小时后仍有生还者被救出，展现了生命的顽强和救援的执着

1383.6150072灾后重建按照三年基本恢复、五年发展振兴、十年全面小康的目标推进，个对口支援省市倾力相助，重建投入超过万亿元如今的汶川等灾区已实现跨越式发展，基础设施和公共服务水平超过191震前著名地震灾害案例日本大地震3311基本信息海啸灾害时间年月日时分地震引发的特大海啸是造成重大伤亡的主要原因海啸波高最高达多米，以时速公里的速度冲向日本东北海岸巨2011311144640700浪深入内陆达公里，摧毁了沿海城镇、港口、机场和农田10震级级（日本观测史上最大）M

9.0岩手县陆前高田市、宫城县南三陆町等沿海城镇几乎被完全摧毁仙台机场被海啸淹没，跑道上漂浮着汽车、房屋碎片和震中本州东海岸仙台东约公里海域130各种杂物，场面触目惊心震源深度公里32断层长度约公里500类型海沟型逆冲地震福岛核泄漏事故海啸导致福岛第一核电站失去电源和冷却功能，、、号机组相继发生堆芯熔毁和氢气爆炸，造成严重的放射性物质泄漏这是继切尔诺贝利事故后最严重的核事故，被国际原子能机构评123定为级7事故导致福岛第一核电站周围公里范围内约万居民被迫疏散，其中许多人至今无法返回家园放射性污水的处理和排放问题持续引发国际关注和争议这次事故深刻改变了全球对核能安208全的认识灾害影响国际影响死亡和失踪人数超过万人，其中以上死于海啸经济损失超过万亿日元，是地震海啸的破坏力震惊世界，推动了全球海啸预警系统的完善和核电安全标准的290%20311日本战后最严重的自然灾害地震还引发了全球金融市场震荡和供应链中断提升许多国家重新审视了自己的防灾减灾体系和核能政策地震灾害的影响人员伤亡建筑破坏地震造成的直接伤亡主要来自建筑物倒塌、山体从住宅到工业设施，地震可能造成各类建筑的严滑坡等统计显示，约的地震伤亡发生在建75%重损毁未按抗震标准建造的建筑尤其脆弱筑物倒塌中环境影响基础设施中断地震可能引发土壤液化、地下水污染、生态交通、电力、通讯、供水等生命线工程的中系统破坏等环境问题断严重影响救援工作和社会正常运转心理创伤经济损失地震幸存者普遍存在创伤后应激障碍（），除直接的财产损失外，还包括生产中断、就业减PTSD需要长期的心理康复治疗少、重建成本等长期经济影响地震灾害的影响具有长期性和复杂性除了立即可见的破坏外，还会产生深远的社会、经济和环境后果例如，年汶川地震不仅造成了巨大的人2008员伤亡和财产损失，还导致了当地生态环境的改变、文化遗产的损失以及社会结构的重构现代社会对基础设施的高度依赖使得地震的影响范围更加广泛一次大地震可能导致区域性甚至全球性的供应链中断，如年日本地震就影响2011311了全球汽车和电子产业的生产因此，提高社会整体的抗震韧性已成为现代防灾减灾的重要目标地震次生灾害地震除了直接的震动破坏外，往往还会引发各种次生灾害，这些次生灾害有时造成的损失甚至超过地震本身了解和预防次生灾害是地震防灾减灾工作的重要组成部分海啸山体滑坡火灾爆炸海底地震是引发海啸的主要原因当海底发生大规模垂强烈地震会破坏山体稳定性，引发滑坡、崩塌和泥石流地震可能导致燃气管道破裂、电线短路、化学品泄漏等，直位移时，会推动海水形成巨大波浪海啸在深海中传年汶川地震共引发滑坡等地质灾害约万处，形引发火灾和爆炸年旧金山大地震后的火灾持续2008151906播速度可达公里小时，接近海岸时波高急剧增加，成堰塞湖个，威胁下游安全了三天，造成的损失超过地震本身800/34破坏力极强年印尼苏拉威西地震海啸2018年月日，印度尼西亚苏拉威西岛发生级地震，震后仅几分钟就引发了高达米的海啸海啸波以极快速度冲击帕卢市海岸，导致多人死亡，数千人失踪2018928M

7.562000这次灾害的特殊之处在于海啸是由帕卢湾狭长地形和海底滑坡共同作用产生的地震引发的海底滑坡推动海水形成海啸，狭窄的海湾地形进一步放大了海啸高度这提醒我们，即使不是特大地震，在特定地形条件下也可能产生致命的海啸次生灾害的防范需要综合考虑地质、气象、环境等多种因素建立完善的监测预警系统，制定针对性的应急预案，加强公众教育和演练，是减少次生灾害损失的有效途径如何预测地震？地震预测是世界性的科学难题，至今没有任何国家能够准确预报地震的发生时间、地点和震级但科学家们仍在不断探索，通过多种方法努力提高地震预测的水平长期预测短临预测基于历史地震活动规律和地质构造特征，科学家可以对某个区域未来几十年或上百年指对未来几天到几个月内可能发生的地震进行预测，这是最困难也是最有实用价值的的地震危险性进行评估这种长期预测主要用于预测类型科学家主要通过以下方式寻找地震前兆确定地震区划和抗震设防标准地震活动异常小震增多或平静••指导城市规划和重大工程选址地壳形变监测地面位移••GPS制定区域防震减灾规划地下水变化水位、水温、化学成分异常••评估地震保险风险地球物理场异常地磁、地电、重力变化••动物异常行为某些动物的敏感反应中国的地震区划图就是长期预测的成果，为全国的抗震设防提供了科学依据虽然不•能精确预报具体地震，但能有效指导防震减灾工作年海城地震是人类成功预报的少数案例之一，但这种成功很难复制1975预测的局限性地震预测面临巨大挑战的根本原因在于地震系统的复杂性地震是一个涉及多个时空尺度的复杂非线性系统，微小的初始条件变化可能导致完全不同的结果此外，地震前兆现象往往不明显、不规律，同样的异常现象可能对应不同的结果目前科学界的共识是地震预测仍处于探索阶段，不能作为防震减灾的主要依据更现实的做法是加强地震监测预警、提高建筑抗震能力、完善应急救援体系，通过防和救并重的策略来减轻地震灾害风险地震前兆现象虽然地震预测极其困难，但科学家们仍在研究各种可能的地震前兆现象这些前兆现象虽然不能可靠地预报地震，但对于地震研究和监测具有重要参考价值地面异常变化地下水异常地震前可能出现地面倾斜、隆起或下沉等微小变形现代技术能够监测到毫米级的地表位移一些大地震前确实观测地下水位、水温、化学成分的异常变化是最常被报告的地震前兆这可能与地下岩石应力变化、地下气体释放有关GPS到了地壳形变异常，但这种异常并不总是出现，也可能由其他因素引起年海城地震前，当地观测到多处井水异常，这是成功预报的重要依据之一1975地表温度异常也是一个研究热点卫星遥感有时能观测到地震前的地表温度异常，可能与地下气体释放或应力变化有关然而，地下水异常也可能由降雨、人工开采、季节变化等多种因素引起，需要综合分析判断动物异常行为地球物理异常民间广泛流传着动物能够预知地震的说法确实有报告显示，某些动物在大地震前表现出异常行为狗吠、猫躲藏、鸡飞地磁场、地电场、重力场等地球物理场的异常变化有时与地震活动相关地震前岩石受力可能产生压电效应，改变地电场狗跳、蛇出洞等分布地下介质密度变化可能影响重力场科学研究认为，动物可能对某些人类无法感知的环境变化（如次声波、电磁场变化、气体释放等）更加敏感但动物异常一些研究还发现地震前可能出现大气电离层异常、地球自转微小变化等现象，但这些观测结果的重现性和预测价值仍需进也可能由天气变化、疾病、人为干扰等多种因素引起，作为地震前兆的可靠性很低一步验证地震预警技术虽然准确预报地震仍然困难重重，但地震预警技术已经成为现实地震预警是在地震发生后、破坏性地震波到达前，利用地震波传播速度差为人们争取宝贵的避险时间地震发生预警发布地震台网检测到波信号，立即进行震级和烈度评估通过电视、广播、手机、专用终端等渠道快速发布预警信息P1234信息处理自动响应系统在几秒内计算地震参数，确定预警区域和预警时间高速列车自动制动，电梯停靠最近楼层，燃气自动切断预警时间与减灾效果地震预警能够提供的时间窗口通常为几秒到几十秒，具体取决于距离震中的远近研究表明14%39%63%秒预警时间秒预警时间秒预警时间31020可减少人员伤亡可减少人员伤亡可减少人员伤亡中国地震预警网中国已建成全球第三大地震预警网，覆盖面积万平方公里，保护人口亿系统在四川、云南、新疆等地震多发区实现了秒级预警，成功为多次地震提供了预警服务

2206.6年月日四川长宁级地震中，预警系统为宜宾市提前秒预警，为成都市提前秒预警，有效减少了人员伤亡目前，地震预警信息已融入电视、广播和手机应急广播系统，覆盖范围不断扩大2019617M

6.01061地震预警不是地震预报，无法预测地震何时发生，但能在地震发生后争取宝贵的避险时间几秒到几十秒的时间虽然短暂，但足以拯救无数生命。