造山运动与地震课件.ppt

1、第三章第三章 固體地球固體地球王光正王光正地球淺層岩石的化學成分目前人類挖掘不到15公里深，只能確定地球表層的元素地球內部層圈地球內部層圈構造構造l地球內部可分為地球內部可分為地殼、地函、地核三層三層l地殼又分成地殼又分成大陸地殼與與海洋地殼l大陸地殼厚約大陸地殼厚約 2070 km，主要為花岡，主要為花岡岩質岩石岩質岩石l海洋地殼厚約海洋地殼厚約 710 km，主要為玄武岩，主要為玄武岩質岩石質岩石地球內部層圈構造地球內部層圈構造l在海洋地區地下深約在海洋地區地下深約 75225 km 及大陸地及大陸地區地下深約區地下深約 120225 km 處，岩石部分融熔，處，岩石部分融熔，稱為稱為軟流

2、圈軟流圈l軟流圈以上較堅硬的固體部分稱為軟流圈以上較堅硬的固體部分稱為岩石圈岩石圈l外地核外地核為為液態液態，內地核內地核為為固態固態，地核（外地，地核（外地核核+內地核）的主要成分為鐵與少量的鎳內地核）的主要成分為鐵與少量的鎳怎知地球內部的成分及構造怎知地球內部的成分及構造?l最直接的方式最直接的方式鑽井鑽井但目前最深不超過但目前最深不超過1010公里公里l利用地震波利用地震波l其他推測地球內部的方法其他推測地球內部的方法 地熱流、重力探測、地磁變化、地球地熱流、重力探測、地磁變化、地球轉速、比較隕石、地球密度的測量轉速、比較隕石、地球密度的測量地震波地震波l震源震源 岩層斷裂處，產生震波的

3、起點，通常在地底下。岩層斷裂處，產生震波的起點，通常在地底下。l震央震央 震源垂直投影至地表處的一點。震源垂直投影至地表處的一點。l地震強度地震強度 地面搖晃或受破壞的程度。地面搖晃或受破壞的程度。l地震規模地震規模 震源釋放能量的多寡震源釋放能量的多寡 規模規模8.2的地震威力，如果以轟炸日本廣島的原子的地震威力，如果以轟炸日本廣島的原子彈作為比較的標準來看，它的能量相當於彈作為比較的標準來看，它的能量相當於1,000個個同類型原子彈的能量。同類型原子彈的能量。資料來源：中央氣象局資料來源：中央氣象局http:/www.cwb.gov.tw/V6/images/earthquake_FAQ/

4、KEQ12.gif震度分級地動加速度(cm/s2,Gal)人的感受屋內情形屋外情形0無感無感0.80.8以下以下人無感覺。1微震微震0.82.50.82.5人靜止時可感覺微小搖晃。2輕震輕震2.58.02.58.0大多數的人可感到搖晃，睡眠中的人有部分會醒來。電燈等懸掛物有小搖晃。靜止的汽車輕輕搖晃，類似卡車經過，但歷時很短。3弱震弱震825825幾乎所有的人都感覺搖晃，有的人會有恐懼感。房屋震動，碗盤門窗發出聲音，懸掛物搖擺。靜止的汽車明顯搖動，電線略有搖晃。4中震中震25802580有相當程度的恐懼感，部分的人會尋求躲避的地方，睡眠中的人幾乎都會驚醒。房屋搖動甚烈，底座不穩物品傾倒，較重傢

5、俱移動，可能有輕微災害。汽車駕駛人略微有感，電線明顯搖晃，步行中的人也感到搖晃。5強震強震8025080250大多數人會感到驚嚇恐慌。部分牆壁產生裂痕，重傢俱可能翻倒。汽車駕駛人明顯感覺地震，有些牌坊煙囪傾倒。6烈震烈震250400250400搖晃劇烈以致站立困難。部分建築物受損，重傢俱翻倒，門窗扭曲變形。汽車駕駛人開車困難，出現噴沙噴泥現象。7劇震劇震400400以上以上搖晃劇烈以致無法依意志行動。部分建築物受損嚴重或倒塌，幾乎所有傢俱都大幅移位或摔落地面。山崩地裂，鐵軌彎曲，地下管線破壞。地震觀測網站地震觀測網站l中央氣象局中央氣象局:http:/www.cwb.gov.tw/V5/sei

6、smic/quake.html美國地質調查中心美國地質調查中心http:/earthquake.usgs.gov/eqcenter/P波比波比S波的傳遞快波的傳遞快地震波的型式地震波的型式l P波波 質點振動方向與波形前進方向一致質點振動方向與波形前進方向一致(平行平行)可在液體、氣體及固體中傳遞可在液體、氣體及固體中傳遞l S波波 質點振動方向與波形前進方向垂直質點振動方向與波形前進方向垂直 只能在固體中傳遞只能在固體中傳遞地震波的型式地震波的型式古氏不連續面波和波的特性波和波的特性l從圖中應該可以看出從圖中應該可以看出 相似點：不同深度的波速變化類似相似點：不同深度的波速變化類似 P波波速

7、增加時，波波速增加時，S波波速亦增加。波波速亦增加。在約在約2900公里深時兩者波速皆突減。公里深時兩者波速皆突減。相異點：相異點：P波波速較波波速較S波快。波快。同一深度的同一深度的P波速皆比波速皆比S波快。波快。S波在約波在約2900公里深時的速度降為零。公里深時的速度降為零。l震波速度的改變可推知地球內部的狀況。震波速度的改變可推知地球內部的狀況。P波可在固、液、氣體中傳遞，但波可在固、液、氣體中傳遞，但S波只能在波只能在固體中傳遞固體中傳遞。震波在固體中的傳遞速度比在液體中快。震波在固體中的傳遞速度比在液體中快。震波在物質密度愈大時，傳遞速度會愈快。震波在物質密度愈大時，傳遞速度會愈快

8、。利用地震波為地球分層利用地震波為地球分層軟流圈岩石圈地殼地核地函深度（公里）速度（公里/秒）綠色細線的部綠色細線的部分分上部地函最上層軟流圈利用利用S波波速分層波波速分層地 函地殼軟流圈軟流圈岩石圈岩石圈莫氏不連續面莫氏不連續面 地函地函(地幔地幔)的特性的特性 就時間來看，地函具有流動性，而軟流圈的流動性更大就時間來看，地函具有流動性，而軟流圈的流動性更大由地震波的速度分布推知地球的構造板塊運動的動力板塊運動的動力l地函的地函的熱對流提供板塊運動的動力提供板塊運動的動力地函的熱對流造成板塊運動水的熱對流臺灣臺灣1993至至1995年地震年地震震央分布震央分布震震源源在在那那裡裡?如何得知震

9、源的位置？如何得知震源的位置？l 利用震接收到利用震接收到P波與波與S波到達測站的時間差波到達測站的時間差可以得知震源的可能位置可以得知震源的可能位置 例例:假若假若P波波速為波波速為5 km/s，S波波速為波波速為3 km/s，某測站於某測站於7:00:00收到收到P波，波，7:00:10收到收到S波，則波，則震源在何處震源在何處?解解:假設震源位於假設震源位於X公里處，則公里處，則P波與波與S波到達測站的時波到達測站的時間差間差可列成下列等式可列成下列等式可解得可解得X=75 即震源約位於即震源約位於75 km處，換句話說，處，換句話說，以測站為圓心，以測站為圓心，75 km為半徑所畫出來

10、的球面皆為半徑所畫出來的球面皆可能為震源所在。可能為震源所在。1053xx若僅有兩測站的資料，仍無法確定震源位置若僅有兩測站的資料，仍無法確定震源位置測站測站震源的位置可能為此線段地底下的弧線兩個半球面的交集兩個半球面的交集(圖中紫色弧線圖中紫色弧線)皆可能為震源所在皆可能為震源所在震源的位置可協助判斷板塊在地底下可能的構造規模如何計算規模如何計算?l 目前世界所通用的地震規模為芮氏規模目前世界所通用的地震規模為芮氏規模(L)，乃美，乃美國地震學家芮氏於國地震學家芮氏於1935年所創。年所創。l 其定義為：一標準扭力式伍德安德森地震儀其定義為：一標準扭力式伍德安德森地震儀(Wood-Ander

11、son torsion seismometer)（自由週期（自由週期0.8秒，倍率秒，倍率2,800倍，阻尼常數倍，阻尼常數0.8）在距震央）在距震央100公里處公里處所記錄的最大振幅以微米所記錄的最大振幅以微米(10-6)計的對數值。計的對數值。l 其計算公式為：其計算公式為：ML=log-log0式中式中=標準扭力式地震儀，在某觀測站所記錄之最大振幅標準扭力式地震儀，在某觀測站所記錄之最大振幅(以以m為單位，為單位，1m=10-6)。0=距離修正量；當標準扭距離修正量；當標準扭力式地震儀於標準地震力式地震儀於標準地震(L=0)所記錄之最大振幅。所記錄之最大振幅。補充規模差規模差1，能量差，能量差?l根據地震學家古騰堡根據地震學家古騰堡(Gutenberg)之公式：之公式：log=11.8+1.5Ll可知規模每增加一個單位，其所釋放的可知規模每增加一個單位，其所釋放的能量約增大能量約增大30倍。倍。補充