发布时间 : 星期四 文章北大地震概论复习笔记 - 第7章 - 图文更新完毕开始阅读6a92338ef5335a8103d220a0
◆应力：单位面积受到的力。
·断层面上的应力（压力和张力），超过其摩擦力时，断层发生滑动。 ·地球内部应力状况：3种应力作用在断层上，2个水平，1个垂直。
·正断层应力
--垂向压力最大，坡度较陡.
·逆断层应力
--垂向压力最小，水平压力最大，坡度较缓.
·走滑断层应力 --垂向压力中等，左旋 . ·应力和断层作用总结：
5.2弹性回跳原理
◆1910年，里德提出弹性回跳理论，主要包括以下
论点： 1) 造成构造地震的岩石体破裂是由于岩石体周围
地壳的相对位移产生的应变超过岩石强度的结果； 2) 这种相对位移不是在破裂时突然产生的，而是在
一个比较长的时期内逐渐达到其最大值； 3) 地震时发生的唯一物质移动是破裂面两边的物
质向减少弹性应变的方向突然发生弹性回跳。这种移动随着破裂面的距离增大而逐渐衰减，通常延伸仅数千米； 4) 地震引起的振动源于破裂面。破裂起始的表面开
始很小，很快扩展得非常大，但是其扩展速率不会超过岩石中P波的传播速度； 5) 地震时释放的能量在岩石破裂前是以弹性应变
能的形式储存在岩石中的。
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·3种应力作用在断层上： ·2个水平、1个垂直。 ·如果垂直压应力：
·最大－正断层
·最小－ 逆断层 ·中等－走滑断层
◆应力
·应力是单位面积上所受到的力:
应力 ＝ 力 ／面积
·应力在面元法线方向的投影叫正应力（如压力就是正应力） ·应力在面元切平面上的投影叫剪切应力 ·牛顿定律：力＝质量 ×加速度 ·因此，应力的单位为：
[( kg )( m/s2 )](1/m2) = N/m2 = Pa ( pascal ，帕 ) 应力的另一个常用单位是bar（巴）：1 bar ＝ 105 Pa
一个标准大气压＝1013百帕（毫巴）
·应力单位：
·当物质受到应力作用时，其反应有不同的形式：
·变形（改变形状和体积）－ 弹性行为。应力撤销时介质恢复到初始状态 (塑
性形变不能恢复到初始状态).
·流动 － 粘滞行为。 应力撤销时，介质不能恢复到先前的状态，从而产生
永久形变。
·断裂 － 脆性行为。 介质不能恢复到先前的状态，从而产生永久形变。
·地球应力随深度增加而加大，所以深海潜艇不能做太大。
·摩天大楼的设计都允许其上部能够做一定程度的来回摆动（√，弹性摆动以避免在遇强风、地震时发生脆性断裂。） ◆应变
·定义：描述介质受应力后介质产生的形变。 ·基本类型：剪切应变（如扭转）、体积应变。
·应变是无量纲量（只是一个数值，与单位的选择无关）。 ·例子：
·取一段5cm长的胶带，拉长到6cm ，则应变为: 应变＝（6cm－5 cm） / 5 cm = 0.20 or 20%
·同样的力，在不同的介质上会产生不同大小的应变。 应力与应变关系反映了介质的本征性质。
在线性弹性介质中，表达应力应变关系的是胡克定律。
·当介质发生弹性形变时，介质中就储存了能量（具有做功的本领）。 一旦有机会，弹性介质就能释放储存的能量。
◆地震与应变能
·地震是储存在断裂面附近的岩石中应变能的灾变性释放。 ·能量从哪里来呢？ --重力和地球内部的热驱动着板块运动.
◆断层摩擦力
·地震是储存在摩擦力是阻止断层两边相互运动的应力。
·运动的板块把弹性应变能储存在断层周围的岩石中。应变的岩石把应力施加在断层上。
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◆地震能
·地震发生时，大部分应变能转化为热能（克服摩擦力而消耗掉了），只有百分之几的 应变能转化为地震波。
·地震能＝克服摩擦力消耗的热能＋地震波能量
·地震效率＝地震波能量／ 地震能，一般较小，约为7.5% ~ 15%.
◆弹性回跳理论解释地震
·前震：断层附近的介质发生变形，并蓄积着应变能。较弱的地方开始发生微破裂 ·主震：当应力超过一定的限度时，断层开始破裂并释放应力。这就是主地震。 ·余震：当断层周围的介质释放储藏的弹性能的时候，断层介质作断裂回跳。
◆地震更为复杂
·断层弹性回跳理论只是一个理论模型，真实的地震过程可能相当的复杂。 ·许多复杂因素使得形变循环的过程不可预测。如：
5.3震源机制解
◆震源机制解:指断层方位、位移和应力释放模式以及产生地震波的动力学过程。一般采用各种震源模型进行解析，在分析求解后，提供两组力学参数，一组为断层面走向、倾向和倾角；另一组为最大主应力轴、最小主应力轴和中等主应力轴的方位和产状。 ◆略去，不再看
5.4板块构造学说 ◆板块构造学说
·地球科学中的革命，它的意义可以和原子结构的发现、生物进化论相提并论。 ·三个阶段：大陆漂移、海底扩张、板块构造 ◆定义
·板块：刚性（或半刚性的）固态的巨大板状岩石块体。
·板块构造：地球的最外层由若干个大小不等的板块组成，他们飘浮在相对较软的流动的热物质上作相互运动。 ·坎坷历程：
①板块理论发展第一阶段－－大陆漂移
·1915年，德国气象学家魏格纳提出“大陆漂移假说”：大陆像一副巨型七巧板，拼在一起成为一个超级大陆。
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弹性回跳不是一次性全面完成的，未完成回跳的地方应力继续增加。 陆续完成的回跳和调整形成一系列余震。
断层强度和介质结构的变化； 断层相互作用。
·地震的观测是间接的，各种因素相互耦合并交织在一起，很难把它们分开。
·证据：形状复杂的板块拟合、化石、岩石、山脉、古气候数据） ·问题：大陆漂移的动力？月亮的引力
·地学届拒绝魏格纳，垂直运动论—大陆和海洋是固定的，根深蒂固 ②板块理论发展第二阶段－－海底扩张
·1950s，出于军事目的，大规模海底测量，发现全球大洋中脊
·1960s，赫斯（1962）和迪茨分别提出了一个海底扩张学说，后者比前者晚一年。主要观点如下：地壳运动的动力来自地幔物质的对流；海底的岩石层坐落在对流层的顶端，由发散区向外扩张，又由汇流区汇入地下；对流层的形态由地球内部情况决定，与大陆位置无关，大陆只是像坐在传送带上一样；海岭不是永久的形态，寿命有限；地球总体积基本上恒定，海洋盆地的容积也基本不变。
这个学说早期证据不充分，但后来逐渐得到了证实：地球磁场的转向和地磁年表；海上地磁异常；转换断层（走滑断层）。
（注：大陆不是穿过海洋漂移，而是随海洋一起漂移?Wegner的问题被解决； 最老的海洋地壳的年龄只有180百万年，比大陆地壳的年龄小20多倍。） ③板块学说发展第三阶段－－板块构造
·七大板块：欧亚板块、非洲板块、印奥板块、太平洋板块、北美板块、南美板块、南极板块。
·这些板块的边界并非大陆边缘，而是海岭、岛弧构造和水平大断裂。太平洋板块完全是水域，其余海陆兼有。
? 扩散边界—新的地壳在此产生，正断层。 ? 汇聚边界—地壳在此消失（消减带），逆断层。
? 转换边界—由于扩散边界的扩散速度差异而产生的走滑断层，板块之间在此作
相互水平运动，走滑断层。 ? 板块边界区域—有一定宽度的带，没有清晰的板块边界，相互作用不清楚。
（注：生成边界：正断层，消亡边界：逆断层，转换边界：走滑断层 冰岛—研究扩散边界最好的陆上天然实验室）
图1.板块边界类型
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