工程地震地球物理廠部分第1頁(yè)/共65頁(yè)3.1.4區(qū)域地球物理場(chǎng)與地殼結(jié)構(gòu)

研究地震的孕育、發(fā)生與地球物理場(chǎng)和深部構(gòu)造條件及其變化的關(guān)系與切割地殼各層深大斷裂的關(guān)系與特定的速度層和電位層的關(guān)系第2頁(yè)/共65頁(yè)3.1.4.1中國(guó)地殼結(jié)構(gòu)和地球物理場(chǎng)概況3.1.4.2中國(guó)東部地區(qū)地震發(fā)生的地球物理特征3.1.4.3青藏高原地區(qū)地球物理場(chǎng)發(fā)震條件分析第3頁(yè)/共65頁(yè)

3.1.4.1中國(guó)地殼結(jié)構(gòu)和地球物理場(chǎng)概況（1）基本特點(diǎn)

地殼厚度分布十分復(fù)雜、不均勻：主表現(xiàn)在由東向西不均勻增厚：青藏高原地殼最厚，大于６６公里；而地殼最薄的在南海地區(qū)，僅１６公里中國(guó)及其附近地區(qū)存在著幾條大的地殼陡變帶，也是布格重力梯級(jí)帶。（2）區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)特征

第4頁(yè)/共65頁(yè)

圖3.40中國(guó)大陸地殼厚度分布圖

第5頁(yè)/共65頁(yè)

與南北地震帶吻合的深部地殼陡變帶

把中國(guó)的地殼厚度和地球物理場(chǎng)分為明顯的兩部分第6頁(yè)/共65頁(yè)圖3.41中國(guó)布格重力異常圖第7頁(yè)/共65頁(yè)布格異常的和地幔不均勻性并疊加了上地殼上部結(jié)構(gòu)的效應(yīng)異常區(qū)域，它主要是地殼厚度變化和地殼內(nèi)部不同深度物質(zhì)密度不均一而引起的，它還與下地殼界面的起伏有關(guān)，它的異常分布與地震的發(fā)生也有一定的關(guān)系。重力均衡異常解釋地形的特點(diǎn)，重力均衡異常反映地球內(nèi)部密度體分布不均勻是研究地形上的表層構(gòu)造與深部構(gòu)造相符合的程度和特點(diǎn)，重力均衡的正異常和負(fù)異常分別對(duì)應(yīng)于坳陷和隆起。均衡理論的新進(jìn)展指出，地殼從破壞均衡到實(shí)現(xiàn)靜力平衡大約需要100萬(wàn)年，例如在區(qū)域范圍的江西的高峻山脈是印支-燕山期或更早期形成的，距今約有230-65萬(wàn)年了第8頁(yè)/共65頁(yè)重力異常場(chǎng)是由不同深度密度不均勻影響總和引起的，即除了上地幔密度變化外，主要有地殼厚度、地殼內(nèi)部密度界面起伏和地殼上部的密度變化等影響。重力觀測(cè)值經(jīng)自由空間校正和布格校正后與相應(yīng)的參考橢球體面上的正常重力值之差稱為布格重力異常。第9頁(yè)/共65頁(yè)（1.1）

中國(guó)東部地殼陡變帶：

地殼厚度由東向西，從３０增至４２公里布格重力異常值小于１５０毫伽，均衡值在±３０毫伽間，基本達(dá)到均衡狀態(tài)

第10頁(yè)/共65頁(yè)中部地殼陡變帶，

北起六盤山經(jīng)龍門山、烏蒙山至云南后與喜馬拉雅山陡變帶相接，總體走向南北向，地殼厚度從３８－５６公里，重力變化幅度在２００毫伽，第11頁(yè)/共65頁(yè)嵩明（1833年，8.0）、天水（1654年71/2）、武都（1879年71/2）、四川西昌（1850年71/2）、康定（1786年71/2）、松潘（1976年7.2）等強(qiáng)震均發(fā)生在該陡變帶上。第12頁(yè)/共65頁(yè)中國(guó)東部地殼陡變帶是條巨大的ＮＮＥ向地殼陡變帶，北起外興安嶺，直至越南境內(nèi)，長(zhǎng)達(dá)６０００公里。地殼厚度變化有７－８公里，重力值由-40至-140毫伽，從北至南有：燕山－渤海，秦嶺－大別山，南嶺貴州高原等三個(gè)ＮＷ向異常帶，對(duì)大陡變帶有干擾，沿本帶無(wú)強(qiáng)地震活動(dòng)。第13頁(yè)/共65頁(yè)呈ＮＥ向，北起琉球群島西側(cè)，沿東沙、西沙、中沙至南沙群島，地殼厚度在16－２４ＫＭ間，布格重力異常值在３０－２５０毫伽間，東南沿海地震帶位于它的北側(cè)

南海地殼陡變帶第14頁(yè)/共65頁(yè)=第15頁(yè)/共65頁(yè)（1.2）中國(guó)西部地殼陡變帶：

（1.2.1）阿賴爾、天山地殼陡變帶（1.2.2）西昆侖－阿爾金地殼陡變帶（1.2.3）喜瑪拉雅地殼陡變帶

第16頁(yè)/共65頁(yè)阿賴爾、天山地殼陡變帶

ＮＥＥ向,從帕米爾經(jīng)天山至阿爾泰地區(qū)

地殼厚度:４５至５４公里

分布著正負(fù)相間的橢圓形重力異常

為強(qiáng)震帶，多次發(fā)生7-8級(jí)地震

與歐洲－北亞板塊與亞洲板塊分界線吻合第17頁(yè)/共65頁(yè)

西昆侖－阿爾金地殼陡變帶

走向NWW向,此帶規(guī)模巨大地殼厚度４６－６０公里重力:-200－-525毫伽多次發(fā)生7-8級(jí)地震，最大震級(jí)為8.5級(jí)第18頁(yè)/共65頁(yè)喜瑪拉雅地殼陡變帶

地殼厚度:５２公里-７２公里布格重力異常:

在２５０－５００毫伽間變化》為一強(qiáng)震帶，多次發(fā)生7-8級(jí)地震第19頁(yè)/共65頁(yè)（2）區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)特征大陸地殼為橫向非均勻的多層結(jié)構(gòu)，(1)主要分為上、中、下三層，

上地殼包括沉積層和地殼表層中地殼主要為花崗巖層，下地殼為玄武巖層，它們與上地幔間的速度介面分別相當(dāng)于

結(jié)晶基底地殼介面（Ｇ介面）、康拉介面（Ｃ介面）、

莫霍面（Ｍ介面）

第20頁(yè)/共65頁(yè)(2)各層中還有不同的速度梯度夾層

即高速或低速層電性分層結(jié)構(gòu)，

夾以高導(dǎo)層或高阻層。

第21頁(yè)/共65頁(yè)(3)地殼和上地幔不但存在著縱向分層模式，還有橫向不均一的變化，并存在切斷各層地殼、莫霍界面直至地幔的深大斷裂，大地震的發(fā)生與這些深部斷裂關(guān)系密切

第22頁(yè)/共65頁(yè)3.1.4.2中國(guó)東部地區(qū)地震發(fā)生的地球物理特征據(jù)已發(fā)生的強(qiáng)震震源區(qū)深部構(gòu)造條件分析，地震活動(dòng)與深部地殼結(jié)構(gòu)、各種地球物理場(chǎng)之間存在著一定的相關(guān)關(guān)系，如與地球物理場(chǎng)變化，與切割地殼各層的深大斷裂等有關(guān)，且在特定的速度與電性層位易于孕育和發(fā)生地震。第23頁(yè)/共65頁(yè)

中國(guó)東部巨大地震發(fā)生的深部構(gòu)造與地球物理?xiàng)l件比較復(fù)雜，除1604年泉州８級(jí)地震發(fā)生在南海重力梯級(jí)帶外（圖3.42），其它地震只和區(qū)域地殼特征有關(guān)，例如華縣地震發(fā)生在地殼厚度變異拐折地區(qū)、同時(shí)深部重力異常也具有類似的圖象(圖3.43，)；銀川地震發(fā)生在布格重力異常由低值向高值變緩的斜坡帶上（圖3.44），三河-平谷地震則發(fā)生在三組不同重力異常的交界處（圖3.45）;郯廬地震發(fā)生在地殼陡變帶的斜坡區(qū)。較小的破壞性地震除了可能發(fā)生在大地震陡變帶外還常常發(fā)生在區(qū)域地殼變異帶，如華北地區(qū)（圖3.46）和東北地區(qū)（圖3.47）的地震發(fā)生在地殼斜坡帶、變異帶，或重力異常等值線變化、拐折、交匯區(qū)。第24頁(yè)/共65頁(yè)圖3.421604年地震的地殼結(jié)構(gòu)圖地震發(fā)生在南海重力梯級(jí)帶第25頁(yè)/共65頁(yè)地震發(fā)生在地殼厚度變異拐折地區(qū)、第26頁(yè)/共65頁(yè)深部重力異常也具有類似的圖象第27頁(yè)/共65頁(yè)圖3.46大廠地區(qū)布格重力異常與地震關(guān)系圖地震發(fā)生在三組不同重力異常的交界處第28頁(yè)/共65頁(yè)地震發(fā)生在布格重力異常由低值向高值變緩的斜坡帶上第29頁(yè)/共65頁(yè)圖3.48東北地區(qū)深部構(gòu)造變異帶第30頁(yè)/共65頁(yè)圖3.49華北地震震源深度分布優(yōu)勢(shì)圖第31頁(yè)/共65頁(yè)

華北地區(qū)的地震震源深度多在10-18公里處，7級(jí)以上的地震都發(fā)生在15公里左右（圖3.48），我們稱之為易震層，它位于低速層與高速層的過(guò)渡帶和地殼內(nèi)的電性高導(dǎo)層的埋深大體相當(dāng)。邢臺(tái)、唐山、銀川、三河-平谷等地震都發(fā)生在這個(gè)易震層中。第32頁(yè)/共65頁(yè)南北地震帶的中、北段，地殼低阻層在帶內(nèi)普遍存在，在帶外不明顯，據(jù)吳剛等人研究，該帶中、南段的地震多發(fā)生在磁性層下界面強(qiáng)烈隆起翼部的上方、銀川1739年8月地震發(fā)生在殼內(nèi)低阻層、1927年古浪地震發(fā)生在上地幔低阻層凹陷最深的地區(qū)。地殼、上地幔中低速層及高速層過(guò)渡帶、高導(dǎo)（低阻）層的存在與地震有著密切的關(guān)系，這些層都為易震層。第33頁(yè)/共65頁(yè)強(qiáng)震還常常發(fā)生在地殼或上地幔的深大斷裂及其附近，比如三河-平谷、郯城、唐山、銀川等地震的發(fā)生都與切割M面的深大斷裂有關(guān)（圖3.50.，圖3.51.，圖3.52.，圖3.53.）?？傊?，一個(gè)強(qiáng)震的孕育和發(fā)生與震區(qū)的地球物理場(chǎng)及深部結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。

第34頁(yè)/共65頁(yè)圖3.51元氏-濟(jì)南深部構(gòu)造剖面（據(jù)邵學(xué)忠）1-速度分層界面；2-斷裂帶；3-沉積層；4-花崗質(zhì)層；5-邢臺(tái)余震序列密集層；6-余震次密集區(qū)；7-余震稀疏區(qū)；8-淺部凸起構(gòu)造；9淺部凹陷構(gòu)造；①元氏凸起；②趙縣凹陷；③隆凸起；④束鹿凹陷；⑤衡新凸起；⑥南官；⑦明化鎮(zhèn)；⑧故城凹陷；⑨武城凸起。第35頁(yè)/共65頁(yè)圖3.52寧河-寬城深部構(gòu)造剖面第36頁(yè)/共65頁(yè)圖3.50.密云-寧河深部構(gòu)造剖面

（據(jù)邵學(xué)忠等，1980年）第37頁(yè)/共65頁(yè)圖3.53橫跨銀川地塹地殼上地幔構(gòu)造剖面第38頁(yè)/共65頁(yè)圖3.54華北地震區(qū)發(fā)震的深部構(gòu)造模型第39頁(yè)/共65頁(yè)華北地區(qū)發(fā)震的深部構(gòu)造模型從華北地震區(qū)發(fā)生大地震的地球物理場(chǎng)和地殼結(jié)構(gòu)為例，總結(jié)出了華北發(fā)震的深部構(gòu)造模型如下：

大地震發(fā)生在薄地殼區(qū)的地殼厚度變異帶、莫霍面波浪起伏的“拐點(diǎn)附近”的深大斷裂，地震還常常發(fā)生在地殼中高速與低速層的過(guò)渡層，高導(dǎo)（低阻）層的存在與地震有著密切的關(guān)系

第40頁(yè)/共65頁(yè)（3.1.2.3）青藏高原地區(qū)地球物理場(chǎng)發(fā)震條件分析重力場(chǎng)異常

由于中國(guó)不同區(qū)域的地震地質(zhì)背景的差異，地球物理場(chǎng)特征也有很大的差異，地震的發(fā)生與此有關(guān)，所以與發(fā)震有關(guān)的地球物理場(chǎng)有不同的特點(diǎn)在此稱為地震發(fā)生的地球物理標(biāo)志。第41頁(yè)/共65頁(yè)

青藏高原地區(qū)發(fā)生巨大地震的布格重力異常標(biāo)志是比較明顯的（圖3.55，）。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)上7、8級(jí)地震往往發(fā)生在等值線舒緩、拐折，或在等值線的斜坡帶上，

1927年古浪地震發(fā)生在西昆侖-阿爾金山梯級(jí)帶向南北梯級(jí)帶拐彎處，等值線在240-320毫伽間，地震處的梯度值在0.66毫伽/公里，而在它西部的280公里處梯度值為0.8毫伽，前者為后者的3/4.、海源地震是分布在梯度變化的地區(qū)，即由0.769毫伽/公里，減至0.588毫伽/公里，也是3/4.其它幾個(gè)8級(jí)地震也都發(fā)生在梯度帶的斜坡帶上，與局部布格重力異常相比小1/4-1/3.第42頁(yè)/共65頁(yè)北緣和1924年地震

西緣和發(fā)生的7、8級(jí)地震圖3.55青藏高原北緣和東緣布格重力異常0.66/0.80.588/0.769第43頁(yè)/共65頁(yè)沿著青藏高原邊界發(fā)生的７級(jí)多地震也有類似的現(xiàn)象，即地震往往發(fā)生在斜坡帶和梯度值變化的地區(qū)。與８級(jí)地震相比，7級(jí)地震震中與臨近區(qū)的重力梯度值差異略小，其比值在0.84-0.67間。其中1609年震中以西1km處梯度值為1.25（320-360毫伽處）毫伽，震區(qū)為1.0毫伽（公里），1933年攀西地震以南41公里處梯度值為0.73毫伽/公里，而地震發(fā)生在梯度值減小的地區(qū)為0.66.昌馬（1932年），高臺(tái)（180年），平武（1976年），酒泉（1609年）等地震都發(fā)生在梯度值減小的斜坡上。第44頁(yè)/共65頁(yè)（2）地殼厚度異常沿著青藏高原邊緣地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)震與地殼厚度的變化有關(guān)，由于地殼厚度圖的精度低，地震發(fā)生與地殼厚度關(guān)系不確定性也較大。沿青藏高原的周邊地殼厚度陡變帶（圖3.56），地殼厚度梯度值分布不均一。從圖可以看出，沿著青藏高原周邊的大地震和巨大地震的發(fā)生在陡變帶等值線由密變疏，或?yàn)槎缸儙У男逼聨?，特別注意陡變帶拐折區(qū)。例如，1920年海原地震發(fā)生陡變帶的斜坡帶上，它的平均梯度值為0.030毫伽/公里。它附近陡變帶的梯度值僅為0.19毫伽/公里；其東緣無(wú)震處地殼梯度值為0.0879毫伽/公里，而1976年平遙地震，1933年攀西地震震中的地殼厚度陡變值分別為0.0647和0.0714,均比無(wú)震區(qū)的梯度值小?？傊袊?guó)青藏高原邊緣地區(qū)的地震的發(fā)生，特別注意異常帶或陡邊帶由密變舒或斜坡帶上，以及拐折地區(qū)。第45頁(yè)/共65頁(yè)圖3.56青藏高原的周邊地區(qū)地殼厚度陡變帶第46頁(yè)/共65頁(yè)在青藏高原內(nèi)部，辨別發(fā)生地震的重力場(chǎng)與地殼厚度的強(qiáng)震發(fā)生的標(biāo)志時(shí)，特別要注意當(dāng)區(qū)域等值線發(fā)生變化與原等值線方向不一致，如突然拐彎，或幾組異常線相匯之處。比如，沿鮮水河帶，南北向重力異常等值線受北西向異常的干擾，形成一組較大的北西向異常等值線，（圖3.57）沿北西異常等值線就發(fā)生了一串強(qiáng)震；達(dá)日地震正發(fā)生在正、負(fù)異常相匯地區(qū)（圖3.58）；石渠（1896）地震亦發(fā)生在兩組異常相匯處（圖3.59）。從上述震例分析在高原內(nèi)部鄰近大的梯級(jí)帶或陡變帶的異常等值線有了較大的拐折時(shí)，沿著拐折可能有7級(jí)或7級(jí)以上地震發(fā)生。尤其是拐折頂點(diǎn)與另一組異常交匯處特別值得注意。第47頁(yè)/共65頁(yè)圖3.57鮮水河帶重力異常等值線沿北西異常等值線就發(fā)生了一串強(qiáng)震第48頁(yè)/共65頁(yè)圖3.58達(dá)日地震重力異常等值線地震發(fā)生在正、負(fù)異常相匯地區(qū)第49頁(yè)/共65頁(yè)圖3.59石渠地震重力異常等值線地震發(fā)生在兩組異常相匯處第50頁(yè)/共65頁(yè)地震安全性評(píng)價(jià)工作，要求編制1：100萬(wàn)比例尺的地球物理場(chǎng)，圖中標(biāo)明地震位置；地殼厚度圖,地殼結(jié)構(gòu)以及分析。工程地震工作的要求和實(shí)例：第51頁(yè)/共65頁(yè)第52頁(yè)/共65頁(yè)區(qū)域地殼結(jié)構(gòu)分析及其與地震活動(dòng)的關(guān)系：下圖為湖北核電場(chǎng)址區(qū)域及周圍地區(qū)地殼厚度分布，本區(qū)有三個(gè)地殼厚度封閉陡變帶，它們是（1）以英山，岳西皖鄂交界處為中心的地殼陡變帶，是地殼最厚的地區(qū)，最大地殼深度為42公里，與此相應(yīng)的是上地幔凹陷區(qū)；通城，修水的幕阜山地區(qū)地殼深度為34公里；以武漢為中心為本區(qū)地殼最薄的地區(qū)地殼深度為31公里，與此相應(yīng)的是上地幔隆起區(qū)。本區(qū)6級(jí)地震發(fā)生在地殼厚度陡變帶的彎折區(qū)，與霍山北東向地震分布相應(yīng)有一北東向彎折，與麻城地震相應(yīng)有一北北東向彎折。第53頁(yè)/共65頁(yè)圖1.3.3區(qū)域地殼厚度分布圖第54頁(yè)/共65頁(yè)圖1.3.2區(qū)域布格重力異常、

第55頁(yè)/共65頁(yè)第56頁(yè)/共65頁(yè)利用深部構(gòu)造與地球物理場(chǎng)判別潛在震源與潛

源震級(jí)上限注意地球物理?xiàng)l件也作為一種必要條件，即是說(shuō)，待地質(zhì)和地震關(guān)系清楚的條件下，地球物理深部條件可作為一組補(bǔ)充判據(jù)

第57頁(yè)/共65頁(yè)第58頁(yè)/共65頁(yè)3.2.3.3宏觀地震影響場(chǎng)和地震基本烈度（1）地震震害一次地震發(fā)生后人、建筑物和地質(zhì)地表都受到影響，由于多種條件的差異，這種影響很不相同。①人的感覺(jué)有強(qiáng)烈程度、有感人數(shù)、震動(dòng)性質(zhì)等區(qū)分。人的感覺(jué)程度與地震強(qiáng)度、震中距、每個(gè)人個(gè)體差異和地震時(shí)人所在位置、狀態(tài)有關(guān)。相應(yīng)的物體也有反映。②建筑物和構(gòu)筑物的影響--建筑物和構(gòu)筑物破壞是人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的直接原因。建筑物和構(gòu)筑物的破壞除了與地震強(qiáng)度、震中距有關(guān)，還和地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地基、建筑物結(jié)構(gòu)以及有否采取抗震措施有關(guān)。。

③第59頁(yè)/共65頁(yè)自然③對(duì)自然物體的影響,地表噴砂冒水、山體滑坡、崩塌、堵塞河流毀壞田地、掩埋村莊，也會(huì)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地震的影響是宏觀的估計(jì)，會(huì)因研究人員的差異、研究程度而異。以上地震影響的地理分布，稱之為地震影響場(chǎng)它是工程地震研究中的重要環(huán)節(jié)之一，與工程建筑抗震設(shè)計(jì)有直接、密切的關(guān)系。地震影響場(chǎng)是以宏觀地震烈度或地震動(dòng)參數(shù)來(lái)表示,我國(guó)1972年和1990年出版的地震區(qū)劃圖是采用了前種表示方法;最新出版的地震區(qū)劃分別用地震峰值加速度和反應(yīng)譜周期表示的兩張圖。第60頁(yè)/共65頁(yè)

地震烈度是用地震宏觀影響和破壞來(lái)描述的。按照人員有感和建筑物、地表、地質(zhì)的破壞程度及人、畜傷亡等情況劃分破壞等級(jí)，稱為地震烈度表，不同國(guó)家地震烈度劃分的等級(jí)不同，日本地震破壞分為7級(jí)，他的最高烈度為七度，中國(guó)和前蘇聯(lián)等國(guó)地震破壞程度分為十二級(jí)，最高烈度為十二度。地震烈度表第61頁(yè)/共65頁(yè)

中國(guó)地震烈度表第62頁(yè)/共65頁(yè)烈度表的說(shuō)明（1）烈度表中的l—5度是以人的感覺(jué)為主；6—10度是以房屋震害為主，人的感覺(jué)僅作參考；11、12度以房屋和地表破壞現(xiàn)象為主（2）一般房屋包括用木構(gòu)架和土、石、磚墻構(gòu)造的舊式房屋和單層或多層的新式磚房。對(duì)于質(zhì)量特別差或特別好的房屋，可根據(jù)具體情況，對(duì)表列各烈度的震害程度和震害指數(shù)予以提高或降低。（3）一震害指數(shù)以“