全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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地震波的球面传播图示:点源激发震荡在球面上的能量密度变化

已有 9259 次阅读 2010-3-28 05:01 |个人分类:科普文章|系统分类:科研笔记| 地震, 余震, 球面波, 对称点

 


1  点源激发震荡在球面上的能量密度变化(杨冬红,2009)

2  点源喷发在球壳中的对流(杨冬红,2009)

    智利地震的余震范围:不止在智利周围

                           杨学祥

 

中国地震局专家最近指出,智利地震将引发大量强余震。也有专家预言,东太平洋沿岸将发生7级地震。余震只发生在智利周围吗?

美国地震学家分析了近20年发生在南加州的数以千计的地震中余震的数据后,得出地震波可激发地震这一结论:地震会发生连锁反应,一场地震可能是千里之外的另一场地震的原因。他们的研究可能改变了关于以前余震发生原因的预测。

根据相关研究,这些沿着地表或地球内部界面游走的地震波被称为面波,经过遥远的距离后,其能量也未缩小的原因在于地球表面是球面:在震中同一半球传播时是扩散,在另一半球是集中。地震波到达震中的对称点,激发余震的能量最大。这就可以解释地震东西对称,南北呼应的特征。

 

参考文献:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=298588

附件:

一场地震可能是千里之外的另一场地震的原因

                              杨冬红

 

地震会发生连锁反应,一场地震可能是千里之外的另一场地震的原因。美国地震学家分析了近20年发生在南加州的数以千计的地震中余震的数据后,得出地震波可激发地震这一结论。他们的研究可能改变了关于以前余震发生原因的预测[1]

美国地质学家发现,1990年以来,157级以上的大地震中,12个产生表面波(即地震波沿地表或地球内部界面迅速向远方传递),在其他大洲的断层系统上引发了较小型地震。美国地质勘探局的专家帕森斯解释说,科学家早就知道强震的表面波会迅速向远方传递,不过他们此前认为这些所谓的表面波移动引发地震只是特例,但让人惊讶的是,这种地震一直在发生。

这些沿着地表或地球内部界面游走的地震波被称为面波,经过遥远的距离后也未缩小的原因在于地球表面是球面:在震中同一半球传播时是扩散,在另一半球是集中。

地震波在传播过程中的能量密度变化,与单位时间扩散的大圆周长C成反比。设地震的总能量为Q,能量密度为δ,穿过的面积为S=Cl = 2πRlsinφl为单位弧长,R为地球半径,则有

δ= Q/S = Q/ (Cl) = Q/ (2πRlsinφ)                               (1)

其中,圆心角φ为震中和地心连线与大圆上任一点和地心连线的夹角。同样,在球壳中点源喷射造成的球面对流,也会有扩散、集中、返回的震荡过程(见图1和图2)。

由(1)式可知,在φ= 0φ= π时,能量密度δ为无穷大,在φ= π/2时,即经过地表最大圆时,能量密度δ最小。这就是说,假定地震波能量在传播中无损耗,震中的地心对称点处的能量密度最大。该公式表明,能量密度δ在震中同一半球中,随震中与地心连线的长度增加而减少;在震中的另一半球,能量密度δ随震中与地心连线延长线的长度增加而增加。

举例来说,200412月发生在印尼苏门答腊外海的强震,就在遥远的阿拉斯加、加州与厄瓜多尔引发了地震。厄瓜多尔(西经80,南纬0)恰恰就是印尼苏门答腊(东经100,南纬0)的地心对称点。这是一个很有说服力的解释。点源激发在球面上的震荡和对流对余震和强降水都存在激发作用(见图1和图2)。

1  点源激发震荡在球面上的能量密度变化(杨冬红,2009)

20032322时左右,“重庆井喷”发生。井喷事故压井方案的实施时间从26日上午推迟到27日上午10时。整个井喷事件历时84小时,大约17.521百万立方米石油天然气喷入大气中,其环境效应不仅仅是硫化氢中毒。据气象部门提供的消息,2004925日,川东北地区的达州、南充、巴中等市普降暴雨,多数地方降雨量超过100毫米,这次降雨是今年以来四川境内雨量最大、强度最强、持续时间最长的一次。其中,达州市渠县累计降雨量已超过360毫米,是百年一遇的特大暴雨。开县受灾最为严重——惨遭200年一遇特大暴雨洪灾,部分地区为500年一遇。 由此看来,20031223重庆开县井喷、200492-7日重庆开县又遭受暴雨洪水的袭击、2006年重庆大旱高温和2008年四川强震可能有因果关系(见图2)。

2  点源喷发在球壳中的对流(杨冬红,2009)

潮汐震荡的特点是,在地球和月亮的中心连线上,面对月亮的地球球面上的点及其地心对称点的潮汐最大,与点源激发在球面上的震荡特征相同。这是潮汐易于激发地震活动的一个原因。本文在这里只是提出问题,并不是严格的论证。证据在于更多资料的积累[2]

 

参考文献

 

1.  Naomi Lubick (柯江华/,曾少立,杨光/). 埋藏的地震锁链[J]. 科学(Scientific American Chinese Edition). 2003, (5):10-11.

2.  杨学祥,杨冬红. 面波在球面上传播时的能量密度变化:由逐渐变小到逐渐变大. 发表于2008-6-19 20:44:51科学网。http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=29687

 

 

中国地震局:智利地震将引发大量强余震

 

http://www.sina.com.cn  2010030120:13  中国新闻网

  中新社北京31 (记者 孙自法)中国地震局1日在官方网站上公布其完成的《智利8.8级地震灾害应急遥感灾害评估结果》称,根据初步掌握的地震震情、灾情资料和地震灾害损失快速评估结果,判断智利此次地震虽然震级大,但经济损失与人员伤亡将远比2010年海地地震小。

 

  预期智利8.8级地震将引发大量的强余震。根据初步掌握的遥感影像数据和其他资料,本次地震将造成严重灾害损失。

 

  智利8.8级强烈地震发生后,中国地震局立即启动智利地震灾害应急遥感灾害评估,包括确定工作方案、收集获取灾区遥感数据、分析和评估地震灾害损失,经过两天的工作,得到《智利8.8级地震灾害应急遥感灾害评估结果》。

 

  这份结果的内容还包括:根据美国地质勘探局(USGS)的智利地震烈度分布图重新绘制,本次地震在智利陆地上的地震烈度最高为Ⅷ度,且面积较大,表明本次地震的高烈度区范围较大,灾区地震破坏程度达到中等破坏。

 

  智利沿岸历史上曾发生多次大地震,1973年以来有137级以上地震发生。

 

  卫星遥感照片显示,智利此次强震灾区(Ⅵ度及以上地区)主要位于山区和海岸地带,人口主要集中在城镇,城市房屋主要为多层砌体、框架结构房屋和1-3层的一般住宅房屋,大多数房屋建筑物总体表现良好,抗震性能比较好。

 

  中国地震局根据震前高分辨率遥感影像提供的信息,以及对灾区地震震情、灾情等的初步分析判断,采用宏观地震损失快速评估方法对智利8.8级地震灾害损失进行了评估,评估所依据的地震烈度区依据USGS所做的结果,地震易损性依据中国地震重点监视防御区确定工作所统计的结果。计算结果为死亡人数950-4400人,直接损失为113亿美元。考虑到估计模型、数据等的不确定性,预计实际死亡人数为数百至数千人,直接经济损失为100亿至300亿美元。()

http://news.sina.com.cn/w/2010-03-01/201317146954s.shtml

 

本文引用地址:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=298801

学者杨学祥 发表于 2008-6-19 20:44:51
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面波在球面上传播时的能量密度变化:由逐渐变小到逐渐变大

              面波在球面上传播时的能量密度变化:由逐渐变小到逐渐变大

                                 杨学祥,杨冬红

 

赵刚近期撰文指出,我们一般都认为,余震只是当地震发生后,该地所在断层中能量继续发散,引起附近地区发生一系列较小规模的地震。但美国地球物理学家的发现,却可能推翻这一结论。他们认为,余震的主要成因是由地震引起的更加“活跃”的地震波冲击,而不是此前认为由于地震引发的当地破碎岩层,由于相对静态的自身压力导致的附近地壳重组。据2003年的《科学美国人》(Science American)杂志3月号文章报道,美国地质勘探局的菲尔泽和加州大学的布罗德斯基教授,分析了近20年发生在南加州的数以千计的地震中余震的数据后,得出了这一结论。他们的研究可能改变了关于以前余震发生原因的预测。

 

200211月发生在美国阿拉斯加迪纳利断层的强烈地震,使高速公路弯曲变形。令人意外的是,这起规模79级的地震也在南方几千公里远的犹他州引发了一连串小地震。迪纳利地震的震中在安克雷奇(阿拉斯加州首府)东北283公里处,一连串地震波从那儿传递出去。这些地震波使地壳小幅度地扩张与收缩,然后会在岩层破裂带边缘被“绊倒”,而引发当地地震,即余震。美国地质调查所的地球物理研究学者布兰皮德整合了迪纳利地震的分析结果。他说,犹他州的地震让他更加坚信,由地震波诱导产生的岩层应力(指物体受到外力作用但不能位移来抵消外力时,内部产生的反作用力),可在几千公里之外激发地震。这个发现使得地质学家相信,远距效应(即在遥远地方引发新的地震)极可能是多数大地震的共同后遗症。

 

根据英国《自然—地球科学》期刊5月号公布的研究,说类似于512的汶川强震,可能会在半个地球之外引发地震,几率高达95%。美国地质学家发现,1990年以来,157级以上的大地震中,12个产生表面波(即地震波沿地表或地球内部界面迅速向远方传递),在其他大洲的断层系统上引发了较小型地震。美国地质勘探局的专家帕森斯解释说,科学家早就知道强震的表面波会迅速向远方传递,不过他们此前认为这些所谓的表面波移动引发地震只是特例,但让人惊讶的是,这种地震一直在发生。

 

举例来说,200412月发生在印尼苏门答腊外海的强震,就在遥远的阿拉斯加、加州与厄瓜多尔引发了地震。虽然远处地震引发的规模都较小,约在里氏35级之间,但也没有理由认为,它们的威力不可能与原发地震同级或更强。帕森斯与合作者为了评估强震在地球其他地方的影响,分析了500多个地震观测站的宽频地震仪。他们侦测出大量因大地震引发的远方地震,即便这两个地区的地壳构造彼此独立。帕森斯解释说,地震波向外散播的惟一原因是动力刺激,这些地震波沿着地表或地球内部界面,经过遥远的距离后也未缩小[1]

 

这些沿着地表或地球内部界面游走的地震波被称为面波,经过遥远的距离后也未缩小的原因在于地球表面是球面:在震中同一半球传播时是扩散,在另一半球是集中。

 

地震波在传播过程中的能量密度变化,与单位时间扩散的大圆周长C成反比。设地震的总能量为Q,能量密度为δ,穿过的面积为S=Cl = 2πRlsinφ,l为单位弧长,R为地球半径,则有

δ= Q/S = Q/(Cl) = Q/(2πRlsinφ)                               (1)

其中,圆心角φ为震中和地心连线与大圆上任一点和地心连线的夹角。

 

由(1)式可知,在φ= 0和φ= π时,能量密度δ为无穷大,在φ= π/2时,即经过地表最大圆时,能量密度δ最小。这就是说,假定地震波能量在传播中无损耗,震中的地心对称点处的能量密度最大。该公式表明,能量密度δ在震中同一半球中随震中与地心连线的长度增加而减少;在震中的另一半球,能量密度δ在震中的另一半球中随震中与地心连线延长线的长度增加而增加。

 

举例来说,200412月发生在印尼苏门答腊外海的强震,就在遥远的阿拉斯加、加州与厄瓜多尔引发了地震。厄瓜多尔(西经80,南纬0)恰恰就是印尼苏门答腊(东经100,南纬0)的地心对称点。这是一个很有说服力的解释。

 

参考文献

 

1.  赵刚。余震发生原因有新说法:或跨半个地球。来源:青年参考 发布时间:2008-6-4 10:20:1科学网。http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/6/207495.html

 

 

本文引用地址:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=29687


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