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地震学基础(Fundamentals of Seismology) 一、地球内部构造 二、板块构造运动 三、地震成因与地震类型 四、震源机制与断层 五、地震波 六、场地对地震动的影响 一、地球内部构造 地壳 Crust (30-40 km) 上地幔 Upper Mantle (35-1000 km) 下地幔 Lower Mantle (1000-2900 km) 外核 Outer Core (2900-4980 km) 内核 Inner Core (4980-6370 km) 地球内部构造示意图 地球内部温度随深度而增加。 地下20 km：600度 地下100 km：1000-1500度 地下700 km：2000度， 地核：4000-5000度 20世纪50-60年代，板块构造学说。 板块构造学说：地壳与上地幔的岩石层组成了全球岩石圈，地幔上部软流层的物质由海岭涌出，推着软流层上厚约100Km的岩石圈在水平方向移动，形成新的海底并造成海底扩张现象，大部分物质同时又在海岭下形成上升流，岩石圈在海沟处又插入另一部分岩石圈下，返回软流层，同时形成下降流。这样，在海岭带和海沟带之间便形成地幔对流体，地幔对流带动板快运动。（大洋板快俯冲图） 六大板块：欧亚、太平洋、美洲、非洲、印澳、南极。（六大板快示意图） 大陆漂移学说和板块构造学说是20世纪地球科学最伟大的成就。 三、地震成因与地震类型 1、地震成因 ②地震形成的局部机制（弹性回跳理论）： 2、地震分类 四、震源机制与断层 回跳理论：板块相对运动，变形超过岩石或破碎带的极限强度，出现脆性破裂，应力突然释放，应变能转化为动能释放出来，形成地震波。 断层形式：走滑断层和倾滑断层。 五、地震波 六、场地对地震动的影响 场地的固有周期 地震波的频谱—幅值谱 场地对建筑物震害的影响 ３、场地对地震动的影响因素 *散度： 矢量场的散度代表矢量场的通量源的分布特性；矢量场的散度是一个标量。 *旋度： *Helmholtz定理 ：空间区域V上的任意矢量场，如果它的散度、旋度和边界条件为已知，则该矢量场唯一确定，并且可以表示为一无旋矢量场和一无散矢量场的叠加，即： 是无散场， 是无旋场， *由Helmholtz 定理，任何一个矢量场可表示为一个标量场的梯度和一个矢量场的旋度之和，所以： 第一项无旋场 第二项无散场 *位移形式表示的动力平衡方程 ： 位移场散度=体应变 体应变 拉普拉斯算子 *将式（1）代入（2）中得： *纵波 位移或应力满足旋度为零状态 *横波 位移或应力满足散度为零状态 只有形状改变而无体积变形，又称剪切波或S波 只有体积改变而无形状改变，又称压缩波或P波 *地震动：由地震波传播所引发的地面振动，其中，在震中区附近的地震动称为近场地震动。 *地面上任一点的振动过程实际上包括各种类型地震波的综合作用。 最大振幅 地震动的强度特性 定量反映 频谱 地震动的周期分布特征 揭示 持时 地震动循环作用程度的强弱 地震动的三要素 ： 地震动的峰值（最大振幅）、频谱、持续时间 考察 建筑物所在地，其范围大致相当于场区、居民点和 自然村的范围。 影响建筑物震害的因素: １、场地的定义 ２、场地对建筑物震害的影响 地震的类型 结构的类型 下卧层的构成 覆盖土层的厚度 场地条件 1967年加拉加斯地震震害统计结果（图） 单层土场地: 多层土场地: 地震波幅值和频率之间的对应关系曲线，称为地 震波频谱或幅值谱。 天津波地表时程 天津波频谱 地震波的卓越周期 地震波幅值谱中幅值最大的频率所对应的周期。 场地对地震波的滤波和放大作用：在地震波通过覆盖 土层传向地表的过程中，与土层固有周期相一致的一 些频率波群将被放大；而另一些远离土层固有周的频 率波群将被衰减甚至被完全过滤掉。 地震波通过土层时，由于土层对地震波的放大作用和 滤波作用，地表地震动的卓越周期在很大程度上取决 于场地的固有周期。 当建筑物的固有周期与地震动的卓越周期相近时，建 筑物的振动会加大，震害也会加重。 1967年加拉加斯地震震害统计结果（图） 请思考：下列情况场地，那座建筑更易破坏？ 软弱场地 地震波 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素： 场地固有周期 频谱 滤波作用 共振放大效应 峰值 岩土阻抗比 覆盖土层厚度 土层剪切波速 大洋中脊 问题：说明海岭及其两侧的岩石新老关系。 新 老 老 海岭：大洋地壳诞生处 海沟：大洋地壳消亡处 大 洋 板 块 俯 冲 示 意 图 六 大 板 块 示 意 图 太 平 洋 板 块 印度洋板块 非 洲 板 块 亚 欧 板 块 南 极 洲 板 块 美 洲 板 块 阿拉伯半岛 喜马拉亚山脉 * 地震学基础(Fundamenta