地震学

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  地震学汉语拼音:Dizhenxue;英语:Seismology),研究固体地球的震动和有关现象的学科固体地球物理学的重要分支。是一门研究地震以及地震波在地球内部传播的学问,也研究其它由地震引起的现象,如海啸,以及会引起地震的现象,如板块运动火山运动等。它不仅研究天然地震,也研究某些人为或自然因素所造成的(如地下爆炸、岩浆活动及岩洞塌陷等)地的震动。

  地震学首先是人类企图逃避或抗御地震灾害而发展起来的。早期的工作着重于地震破坏的描述和地震的地理分布,到了20世纪才发现由地震所发出的地震波动却是揭露地下情况最有效的工具。在地震波的利用方面,地震学已经发展到相当成熟的阶段。现代地震学不仅服务于地震灾害的防御,而且在经济建设和国防建设中也是一种极重要的应用学科。

简史

  人们对地震的认识最早始于中国,东汉张衡在公元132年创制了世界上第一架地震仪——候风地动仪。从后汉书的简短记载中,可以清楚地看到,张衡设计的候风地动仪的基本出发点是:地震是沿一定方向由远处传来的地面震动。这个概念直到18世纪和19世纪才为英国J.米歇尔R.马利特重新确认,并认为是地震学发展的一个里程碑。

  现代地震学可以说是从19世纪初开始发展的。英国的瑞利A.E.H.洛夫首先提出两种弹性面波的理论,以后为地震观测所证实。德、俄、意、法、日等国科学家也都对地震学不同方面有所贡献。特别是1900年形成了以德国E.维舍特为代表的格丁根学派,系统地发展了地震仪和地震波的理论,开创了地球内部的研究,并将地震方法应用于勘探矿床。从此地震学走上了现代应用科学的道路。

  中国用现代科学方法来研究地震开始得较晚。1920年甘肃大地震之后10年,才在北京鹫峰和南京北极阁建立了两个地震台。中华人民共和国建立后,由于基本建设的需要,地震学得到长足的发展。为了提供建设场地的地震烈度,中国科学院在1953年成立了地震工作委员会,组织历史学家和地震工作者整理了中国3,000多年的地震历史资料,于1956年出版了两卷《中国地震资料年表》。这是世界上最长的地震年表。同年,中国科学院地球物理研究所完成了第一幅中国地震区划图。此外,“天然地震的灾害及其防御”研究项目也列入当时制定的全国12年科技远景规划中。从此,地震研究工作走上了稳步发展的阶段,但规模还不大。1966年3月,河北邢台发生了灾害性的大地震,损失巨大。为了统一地震工作的部署和加强领导,1971年成立了中国国家地震局,系统地开展地震的预测和预防工作,将地震工作提高到一个新的水平。

研究内容

  地震学是数理学科和地学之间的一门边缘学科。现代地震学的研究课题相当广泛,大致可分为4个方面:

  天然地震的研究及震灾预测和预防天然地震是在特定的地质条件下,地下发生的一种物理现象,它使地面震动,甚至造成破坏。这个现象不是孤立的,而是一个物理过程中能量突然大量释放的阶段。认识了这个过程就可选择适当的前兆来预测地震,但这个认识至今还比较肤浅,即对于地震的基本成因、发展过程、产生方式、表现特征等了解的还不够。若要科学地预测地震,这些都是需要深入研究的。

  预测地震,可以根据地震地质的情况或历史统计资料进行。这种方法是长期的并带有一定程度的不确定性。另一种预测方法是根据地震发生的前兆进行,这可以是短期或近期的。如果能确认哪些现象是地震前兆,就可以作出确定性的预测,不过这正是地震预测最关键性的困难,目前尚未能满意地解决。

  预防地震不仅是一个科技问题,而且还要考虑到地震的社会影响。在地震学的范畴内,应根据地震资料来采取防灾措施或提出抗震设计。这项工作正发展成为地震学的一个重要分支——工程地震学

地球内部的研究

  由地震震源发出的地震波可以穿过地球的任何深度而又返回地面,从而带来地球内部的信息,特别是地球内部各个深度的地震波传播速度。而这个速度与该处介质的密度和弹性有关,所以地震观测是研究地球内部最基本的方法。观测内容包括地震波的波形变化和到达时间,以及大地震时地球自由振荡的频谱。根据地震观测结果可以独立地计算地球内部的结构,而且同其他的地球物理数据配合,还可以确定地球内部组成的物理性质和物理状态。

地震勘探

  利用地震波在不同岩层分界面上所产生的反射、折射或衍射来确定这些界面的几何形态,从而寻找地下的地质构造,特别是储油构造。由于所用的震源是人工控制的,对地震波传播的时间观测可以达到很高的精度。地震方法是石油勘探中必不可少的手段,随着电子计算机的广泛应用,进而发展很快;现在不仅可以研究各种复杂的地质构造,而且可以根据地震震相识别沉积相,判断沉积环境,研究像河道砂体一类的隐伏岩性油气藏,甚至向直接寻找油气田迈进。

其他

  地震波可做传递信息的工具。第二次世界大战期间,曾试图利用地震波追踪海上风暴。在现代,唯一有效的监视地下核爆炸的方法,就是侦察和辨别核爆炸所产生的地震波。在这个课题上,苏、美等国做了大量的工作。十几万吨以上当量的地下核爆炸无论在地球上多么遥远的地方发生,都可以用地震方法侦察到。