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震源

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震源(Hypocenter)与震中(Epicenter)。震中是地震震源向上垂直投影到地面的位置[1]

震源(英语:hypocenter[註 1])是指产生地震的源,即地下岩层断裂错动的地区。震源深度是地震基本参数中的一个重要参数。震源垂直向上到地表的距离是震源深度。一般地,同样规模的地震,震源越深,影响范围越大,地表破坏越小;震源越浅,影响范围越小,但地表破坏越严重[2]。一般地,使用(m)或千米(km)作为震源深度的单位,用拉丁字母h作为符号表示震源深度。浅源地震的深度误差约为深度值的10%左右。震源愈深,相对误差愈小[3]

发展历史[编辑]

早在1910年,美国学者里德就提出地震与地震物质破坏相联系的假设。然而,在之后的很长一段时间内,震源的研究发展是相当缓慢的,直到19世纪60年代左右才开始有较大的发展。发展缓慢的原因大概可归纳为三方面:一是地球内部结构的研究对国民经济发展关系重大[註 2],二是震源的研究比较难,它的研究主要依赖于反映地震的动力学特性的地震波波形,地震波波形受到震源过程、传播介质以及仪器等各方面的影响[4]

由于地震学的发展,在19世纪20年代发现节线后,才开始了震源的研究。在之后的三十多年间,震源研究的基本特点是与破裂物理的发展无关。可以说,这种研究是通过建立震源“地震学模式”的方式开展的,主要根据观测资料,而不是根据表达得很明确的破裂过程的物理概念开展的[4]

测定方法[编辑]

测定震源,首先需要测定震中。在20世纪以前,测定震中的方式一般为几何中心法。随着地震学的发展,在地震仪等仪器技术逐步趋向于成熟后,便诞生了方位角法(单台测定法)和台网测定法。

测定近震震源位置和远震震源位置的方法不尽相同,且各有很多方法。但是基本可分为两类:一类是根据方位角测定震中[註 3],另一类是根据走时测定震中。在实际观测中,地震区单台记录到某些微弱的地方性地震和一些近震,但其他地区的地震台往往没有记录地不够精确甚至没有记录到。因此,必须谋求单台测定震源位置的方法,以便及时掌握当地地震活动的动态。同时,一个较大规模的地震发生后,虽然根据本台的记录可以判断该地震的远近,但却不知道具体发生的地方,一般需要靠台网多台测定后,才能知道震中位置[5]

几何中心法[编辑]

20世纪以前,在没有仪器记录时,地震的震中位置都是按破坏范围而确定的宏观震中,它是极震区(震中附近破坏最严重的地区)的几何中心。由于无法确定极震区的精确范围,通常会造成误差[6]

方位角法(单台测定法)[编辑]

由于各种地震波在不同地区、不同深度传播的速度都是不一样的,波速快的或走直径的[註 4]先到达测站,其后陆续有其他波到达,这就产生了时间差。将震中距、震源深度和记录到的各种波的时间差,就可以编成适合各地使用的时距曲线及走时表。在某地发生地震时,分析员从地震记录图上量出该地震事件的各种波[註 5]的时间差,对照已编好的走时表或套用公式计算,便可得出震中距。随后便需要确定方位角。将两个水平方向的初动振幅化为地动位移,用三角函数便可求出方位角。当方位角和震中距都求出来后,便能够轻松找到震中位置。这种方法便称之为单台测定法[7]

台网测定法[编辑]

当至少三个地震测站计算出震中距时,便可通过三边量測法英语Trilateration确定震中的位置[8]。这种通过仪器测量出的震中一般称之为微观震中的方法被称为台网测定法[5][註 6]。具体做法是,分别以三个台站为圆心,以各自求得的震中距按相应比例作半径在地图上画。然后,将每两个圆的交点连接,三条的交点即为所求得的震中,再换算出经纬度[7]。交切法初定的震中精度往往不高。其误差最好的情况为±0.3°,一般可达1°,所以必须要对其进行进一步修订[5]

测定震中位置后,再测定震源深度h即可测出震源位置。使用石川法、和达法和走时表法等可以测定和计算震源深度[5]

石川法[编辑]

以地震台为圆心O、震源距离D为半径R构成一个球面,此球面在地面的截线就是同样的一个圆。三个圆相交可作出三条,三条弦的交点就是震中。过震中和任一地震台引线,作通过震中于台引线的垂线弦,则弦长的一半即为震源深度h[5]

和达法[编辑]

和达球面方程相应的球面称为和达球面。球心在地面上,球面与地面相交的圆,称为和达圆。各个地震台组合的和达圆的公共弦交点就是震中。过震中而垂直于过震中的半径的弦的二分之一为震源深度h[5]

走时表法[编辑]

若已知不同深度的走时表,则用各地震台记到的波的到时和震中距,分别作出实验走时曲线,并与地区走时表对比。若各震相都落在某一深度的走时曲线上,则该深度即为所求的震源深度[5]

用途与相关研究[编辑]

地震分类[编辑]

通常使用震源数据,可按照震源深度和震源位置进行分类[9]

  • 按照震源深度的不同,通常可把地震分为三类:
    • 浅源地震:震源深度小于60千米的地震。
    • 中源地震:震源深度在60千米到300千米范围内的地震。
    • 深源地震:震源深度大于300千米的地震。
  • 若按照震源位置分类,则可划分为如下两类:
    • 板缘地震:发生在板块边界上的地震叫板缘地震。环太平洋地震带上绝大多数地震属于此类。
    • 板内地震:发生在板块内部的地震叫板内地震。如欧亚大陆内部的地震多属此类[註 7]

近代地震学研究[编辑]

测定震源参数并提高其测量的精确度,是近代地震学研究的基本问题之一。因此,测定地震的基本参数一直是测震工作者日常从事并奋力精确化的课题。随着应用数学电子计算机的发展并应用于地震学领域,以及地震学本身观测系统的改观,才使得精确测定地震基本参数的工作有了重大进展[5]

震相研究[编辑]

由于受到震源、震源深度、震中距及地震射线的传播综合影响,反映在地震记录图上震相表现的形态亦不相同。因此,随着震中距的不同,地震参数的测定也就不同。已知观测点的震中距,就可以较为轻松地分辨复杂而各异的震相,一般根据记录图上地震记录的总情况加以判断。地震的大小、远近、深远各有明显的特征。震源越近,震动的持续时间越短;震源越远,则持续时间越长[11]

注释[编辑]

  1. ^ “hypocenter”一词来源于古希腊语“ὑπόκεντρον”[hypόkentron],其意思为“中心的下方”。
  2. ^ 自然资源的勘探和地下核爆炸的侦查等。
  3. ^ 一般称之为“方位角法”。但由于其通过单台就能测定震源位置,故又被称之为“单台测定法”。
  4. ^ 即直达波。
  5. ^ 常用P波S波
  6. ^ 亦有学者称之为“交切法”或“几何法”[7]
  7. ^ 板内地震除与板块运动有关,还要受局部地质环境的影响,其发震的原因与规律比板缘地震更复杂[10]

参考文献[编辑]

  1. ^ Earthquake Glossary - hypocenter. United States Geological Survey. [2017-10-27]. (原始内容存档于2010-03-15) (英语). 
  2. ^ 什么叫震源和震源深度?. 福建省数字地震科普馆. 2011-07-16 [2017-10-27]. 
  3. ^ C Thurber. An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure. Physics Today. 2003, 10: 66–67. 
  4. ^ 4.0 4.1 刘万琴; 郑治真. 震源研究的进展. 《地震研究》. 1989, 1: 63–67. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 阎志德. 地震参数的测定. 《山西地震》. 1981, 4: 3–38. 
  6. ^ 马在田. 如何提取更多的地震信息. 《石油地球物理勘探》. 1979, 1: 48–50. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 石鹏. 地震是这样测定的. 《深圳特区科技》. 1990, 4: 39. 
  8. ^ Earthquake Size. Pennstate Earthquake Seismology. [2017-10-27]. 
  9. ^ 地震的分类. 安徽省防震减灾信息网. 2010-09-27 [2017-10-27]. 
  10. ^ 什么是板缘地震?什么是板内地震?. 天气网. 2014-04-02 [2017-10-27]. 
  11. ^ 邹立晔. 地震震相分析与测量的进展. 《国际地震动态》. 2004, 10: 1–8. 

外部链接[编辑]