地磁场期末考题

Chp 5.你知道地震带和地震吗？（4学时）

胡家富 教授

孕震背景与地震危险分析方法

5.1.1地球内部分层与速度分布 地球内

?

?

?地壳（深度33~35km),状态：坚硬

?35~660km)，上部硬，下部次之?上地幔（深度 部分层?地幔?? 660~2878km)，状态：柔软?下地幔（深度? ?km)，状态：液态?外核（深度2878~5121 ?地核?km)，状态：固态??内核（深度5121~6371 ?

一、什么是地震？

地震就是地动，是一种突发性强、具有破坏力的自然现象。 地震象风雨雷电一样，是地球运动产生的一种自然现象。

? 地震成因

构造地震—地下岩石破裂 火山地震—地下岩浆活动 塌陷地震—地表沉陷 撞击地震—地外陨石撞击

诱发地震—水库渗透引发的地震

地震基本常识：横波（又称S波或剪切波）与纵波（又称P波或压缩波）

1、地震时的震动，是以波动的形式从震源向四面八方传播出去的，这种因地震而产生的波动，就是地震波。它分为横波和纵波，也叫s波和p波。 2、纵波速度快，能量小；横波速度稍慢，能量大。 3、对建筑物产生破坏的主要是横波。

P波传播方向与振动方向一致，主要造成介质压缩和膨胀；S波传播方向与振动方向相互垂直，主要造成介质剪切。

板块构造学说的基本思想——整个岩石圈可以理解为由若干刚性板块拼合起来的圈层，板块内部是稳定的，而板块的边缘和接缝地带则是地球表面的活动带，有强烈的构造运动、沉积作用、深成作用、岩浆活动、火山活动、变质作用、地震活动，又是极有利的成矿地带。其次，岩石圈板块是活动的，并且以水平运动占主导地位，可以发生几千千米的大规模的水平位移；在漂移过程中，板块或拉张裂开，或碰撞压缩焊结，或平移相错。这些不同的相互运动方式和相应产生的各种活动带，控制着全球岩石圈运动和演化的基本格局。 ：

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震 源：指地球内部发生地震的地方（实际上为一区域）；

震源深度：将震源视为一点，此点到地面的垂直距离，称为震源深度； 震 中：震源在地面上的投影点（区域），称为震中区；

极 震 区：地面上受破坏最严重的地区，称为宏观震中；

震 中 距：从震中到地面上任何一点，沿地球表面所量得的距离。

大陆漂移的动力来自地幔对流，由于熔融的地幔物质从洋脊喷发，形成了新的海底，迫使旧的海底向两侧扩张，由此牵动了板块的运动。

由于地幔对流将岩石圈板分割成了太平洋板块、美洲板块、欧亚板块、非洲板块、澳大利板块和南极板块。地幔对流牵引着板块的运动，造就了洋壳－洋壳、洋壳－陆壳、陆壳－陆壳的碰撞。其典型例子见日本海沟、秘鲁－智利海沟、印度－欧亚板块缝合带。

板块之间的接触形成了四种典型的边界：

（1）发散型 （2）缝合型 （3）转换型 （4）俯冲型 在板块接触的过程中，将导致板块不断地发生破裂从而引发地震，因此板块边界是主要的地震带

地表上震中的空间分布称之为地震活动带，全球的地震带有：环太平洋地震带；欧亚地震带；海岭地震带。

5.2地震危险性分析方法 分析目的：

? 为各类建设工程选址与抗震设防要求的确定、防震减灾规划、社会经济发展规划等

提供抗震设防的依据。

? 为已有工程的抗震可靠性分析和震害预测等提供地震作用依据

? 为其它有关问题决策（如投资决策、地震保险、房屋出售）提供依据 5.2.1震级与烈度的基本概念 1935年里克特总结出：用伍德—安德森式标准地震仪（放大倍数2800，周期0.8s，阻尼0.8）在震中距 ? ? 100 km 处，记录到两水平分量最大振幅的平均值为 1 ? m 的地震定义为零级地震。

观测表明，震级每增加0.5级，相当于能量增加10倍。

震级相差1级，能量相差约32倍；震级相差2级，其能量相差约1000倍。

地震烈度与烈度表：按一定的宏观标准，表示地震对地表破坏程度的一种量度称之为烈度，通常用I表示，按烈度值的大小排列成表，称为烈度表，我国使用的是12度烈度表。

一次地震发生以后，仅用一个震级来衡量其强度，但对应多个烈度，地表烈度相同的

2点的联线称为等震线。震中烈度I0与震级级M之间的统计关系：

M?1?I0 3对于任意震中距处，取两个水平分量最大位移的算术平均（以微米作单位）的对数，再加上台站较正和距离校正项：M L?lgA??R????S???由此确定的震级之为里氏震级 5.2.2地震动参数及其衰减关系

对地表建筑物的破坏主要取决于地震动三要素： 地震动峰值（加速度、速度、位移） 谱（反应谱 、富氏谱、功率谱等） 持续时间

地震动衰减关系模型： 点圆衰减 椭圆衰减 断层距衰减 5.2.3地震危险性确定性分析方法

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1、地震构造法 2、历史地震法

5.3防震减灾方法

1、建筑物抗震设计 建筑物要避开活断层 2、家庭地震前准备 地震应急包

燃气节门与电闸 清理楼道，腾空床下 加固悬吊物品 固紧橱柜和书架 整理柜架物品 熟悉避难场所 地震中保护头部尤其重要（枕头、沙发坐垫等，都是避震护身的“头盔”） 伏而待定（小心余震当大震到来无法外逃时，应就近伏在床下、桌下和小跨间房屋等安全角落，待震后迅速撤离） 避开危险地点与危险物（山区防塌方、滚石） 正在行驶的车辆应迅速停驶，并躲开立交桥、陡崖等危险地段。 在烟尘弥漫或有害气体泄漏时，要尽量掩住口鼻，防止窒息或中毒 注意保存体力，尽量创造条件补充水和食物，设法延缓生命。

被困时，应节约使用饮食，以备长时间待援，无水时可用尿液缓解。 当感觉到外界救援自己时，应设法引起外界救援人员的注意

实施自救 如果被埋压者有一定的活动能力，应尽可能实施自救，可减轻伤害。 埋压时眼睛一直处在黑暗中，获救后不能受到强光的突然刺激。

请简述亚太地区主要的地震带分布情况？

什么是地震动参数？

a/g a/g 地震动加速度时程a(t) t, 秒 加速度时程包络函数 0 一般情况下，地震动峰值与震级M和震中距r相关，通过建立一定衰减模型，利用观测的峰值记录回归得到其系数。原则：近场大震饱和；远场小震有感。

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Chp 6.神奇的地球磁场（4学时）

康国发 教授

? ? ? ?

? 二、名词解释 ? 1． 地球主磁场

? 答：地球外核产生的磁场部分 ? 2． 国际参考地磁场（IGRF）

答：表示地磁场的国际标准称为国际参考地磁场，简称IGRF。

? 三、简答题

? 1．地磁场长期变化现象有哪些？ ? 答：1）偶极子磁场的变化；2）地磁场的西向漂移；3）磁极倒转；4）地磁急变（jerk）

等。

? 2．说出地磁场的7个要素的名称 ? 答：总强度（F），北向分量（X），东向分量（Y），垂直分量（Z），水平分量（H），

磁偏角（D），磁倾角（I）

? 四、论述题

? 试述地磁场的主要成分。 ? 答案要点：

? 地磁场分为内源场和外源场。内源场起源于地球内部，外源场起源于地球外空的变

化电流体系。

内源场主要有：地核主磁场、地壳磁场和感应场 ? 外源场主要有：规则磁暴场（磁层），不规则磁暴场（电离层和磁层），日变化（电

离层），脉动（磁层）

思考题：试述地磁场基本特性。

思考题：试述地球电磁环境对人类活动的影响

一、判断题

1．地磁南北极与地理南北极所在位置相同。（答：错） 2．地磁场的西向漂移量是全球相同的。（答：错）

3．如果按照场源位置划分，地磁场可以分为内源场和外源场两大部分。（答：对）

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Chp 7.捍卫生物圈的脆弱屏障--臭氧层（4学时）

王卫国 教授

臭氧（OZONE） 氧元素的一种存在形式。一般情况下，臭氧为无味的气体。臭氧具有等腰三角形结构，三个氧原子分别位于三角形的三个顶点，而液态状态下的臭氧呈深蓝色。固态臭氧为深紫色晶体。臭氧不稳定，在常温下慢慢分解，它比氧的氧化性更强，臭氧能刺激粘液膜 ，它对人体有毒

地球大气中的臭氧并不像氧气，氮气那样比较均匀地分布在大气中，大气中的臭氧有着较大的时空变化。为此，科学家们常用臭氧总量和臭氧垂直分布的变化来描述大气臭氧的全球分布状况及其变化。 大气中的臭氧总量

是指某地区单位面积上空整层大气柱中所含臭氧的总量，有时亦称柱总量。 大气臭氧层：

大气层中的氧分子由于吸收来自太阳的紫外辐射而被分解成氧原子，这些游离的氧原子迅速地与周围的氧分子相结合而形成臭氧，这些臭氧分子聚集起来并在离地球表面10-50km高度之间形成独特的层次，被称为大气臭氧层。地球大气中的臭氧含量大约有90%集中在这个臭氧层中。大气中的臭氧含量只占大气的百万分之几，其平均密度约为0.9×10-10 g/cm3 。臭氧层中臭氧的最大密度也不过为1.5-6.0g/ cm3 。 大气臭氧层主要有三个作用。

其一为保护作用，大气臭氧层在维护人类正常生存环境方面起着重要作用，其中最主要是它可以吸收掉对地球上生灵有危害的紫外辐射。

其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，

由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。正是由于存在着 臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。

其三为温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力

臭氧是一种温室气体

大气臭氧不仅可以吸收紫外辐射，而且在红外波区有很多吸收带，这就是说大气臭氧对来自地表和低层大气的红外辐射产生吸收而导致温室效应。因此，大气中的臭氧也是一种温室气体。

研究表明，在平流层中的大气臭氧所吸收的全部能量几乎都用于大气的增温。目前人们用臭氧增温来解释平流层中大气温度随高度增加这一基本现象。

臭氧引起的平流层加热会有很大的不均匀性。也就是说，臭氧产生的辐射增温会在平流层中造成很大的温度水平梯度。进而会导致平流层大气动力学的变化，会直接影响平流层的大气环流状况。

大气臭氧总量的分布:

大气臭氧总量的全球分布主要与地理位置和季节有关。总体而言。极大值在地球的两极地区，而极小值在赤道地区。就季节变化而言，大气的臭氧含量的最大值一般出现在春季，而最低值出现在秋季。但在低纬度地区，最大值和最低值有时分别出现在夏季和冬季。就全球而言，大气臭氧在南北半球的分布也不相同，基本上呈非对称性分布。

尽管大气中臭氧随高度的分布呈现出多种类型，但总的分布特征是：在对流层臭氧浓度随高度增加而减小，在平流层下部臭氧浓度随高度增加而迅速增加，并在20-25km高度范

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