第十二章 地震和地球内部层圈
12.1 地震
12.2 地球内部层圈的特征
12.3 地球内部层圈的运动
第一节 地震
12.1.1 地震发生的原因
12.1.2 地震监测
12.1.3 地震的震级和烈度
12.1.4 地震波
12.1.5 地震带
12.1.6 地震预报
12.1.1 地震发生的原因
? 地震,地球的快速颤动称为地震。地震
分为火山地震、陷落地震和构造地震，
世界上的大部分地震是由于断层活动引
发的构造地震。
? 震源,地震的发源地。
? 震中,震源在地表的垂直投影。
断裂 震中
? 地
震
波
震源
地震的破坏作用
地震造成的地裂
? 12.1.2 地震监测是通过设置在各地的地震台站中的地震
仪对全球地震进行监测。
12.1.3 地震的震级和烈度
? 震级和烈度是表示地震强度的两种方法。
? 地震的震级,表示地震释放能量的大小，
与地震波的振幅成正比，同一次地震只
有一个震级。
? 地震的烈度,表示地震对地面的破坏程
度。同一次地震，视距震中的距离不同
存在不同的烈度。分为 12级。
地震仪
12.1.4 地震波
? 地震波由纵波（ P波）、横波（ S波）和面波
（ L波）组成。
? 纵波（ P）, 一种疏密波，速度最快，称为首
波,8-9公里 /秒，可以在任意介质中传播。
? 横波（ S）, 一种摆动波，速度其次，称为次
波,4-5公里 /秒，只能在固体中传播。
? 面波（ L）, 沿地表面传播的一重摆动波，类
似波浪，速度最慢，也称长波，破坏性最大。
纵
波
横
波
地
震
震
中
位
置
的
确
定
? 0 20 40 60 弧度 (距离 )
? 地震 时间 /距离曲线图,通过 P波与 S波传导时间差计算震中距离
? 地震波的
性质,
? 地震波与
光波类似，
遇到不同
介质界面
发生折射
和反射。
? 目前为
止：地
球内部
层圈结
构主要
是通过
地震波
了解到
的。称
为地震
成析成
像技术。? P波? S波
地震波在地球内部传播
?
? 12.1.5 地震带
? 全球地震的分布主要分布于环太平洋、阿尔卑斯 —— 喜马拉雅和
大洋中脊三个带上。
? 板块边界是地震的主要分布地带
03
年
新
疆
伽
师—
巴
楚
地
震
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.1级地震（ 14-00-
15.7）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 5.7级地震（ 11-52-
42.8）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.9级地震（ 05-18-
42）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.4级地震（ 00-33-
19）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.3级地震（ 23-49-
05.1）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.2级地震（ 22-23-
57.2）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.4级地震（ 19-22-
33.8）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.2级地震（ 11-19-
59.4）（余震）
? 2003年 2月 24日 新疆麦盖提发生 4.7级地震（ 10-14-05.5）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 6.8级地震（ 10-03-
42.3） （主震）
? 2003年 2月 24日 新疆乌鲁木齐发生 3.7级地震
? 2003年 2月 20日 新疆博乐西南发生 4.7级地震
? 2003年 2月 14日 新疆石河子发生 5.0,5.4级地震
? 2003年 2月 11日 唐古拉山以东发生 5.1级地震
? 2003年 1月 22日 墨西哥哈利斯科州近海发生 7.5级地震
? 2003年 1月 20日 所罗门群岛发生 7.5级地震
? 2003年 1月 17日 西藏班戈发生 5.0级地震
? 2003年 1月 4日 新疆伽师发生 5.4级地震 （前震）
? 2003年 5月 04日 伽师伽师发生 5.8级地震 （ 23-44-36.0）
? 2003年 4月 30日 新疆伽师发生 4.0级地震 （ 21-05-57.0）
? 2003年 4月 23日 新疆阿合奇发生 4.2级地震 （ 22-41-33.0）
? 2003年 4月 01日 新疆温泉北发生 4.5级地震 （ 21-27-24.4）
? 2003年 3月 24日 新疆巴楚发生 4.7级地震 （ 22-05-50.0）
? 2003年 3月 18日 阿留申群岛发生 7.2级地震 （ 00-36）
? 2003年 3月 16日 新疆伽师发生 5.0级地震 （ 06-59-25.3）
? 2003年 3月 13日 新疆吐鲁番东南发生 4.7级地震 （ 23-07-03.7）
? 2003年 3月 12日 新疆伽师发生 5.8级地震 （ 12-47-51.8）
? 2003年 3月 12日 新疆伽师发生 4.0级地震 （ 12-15-12.9）
? 2003年 3月 07日 新疆伽师发生 4.3级地震 （ 04-55-50.6）
? 2003年 3月 05日 新疆伽师、巴楚交界处发生 4.4级地震
（ 07-58-06.4）
? 2003年 3月 01日 新疆伽师发生 4.4级地震 （ 10-09-55.8）
? 2003年 2月 28日 新疆伽师发生 4.0级地震 （ 19-00-35.5）
? 2003年 2月 27日 新疆伽师发生 4.3级地震 （ 19-09-15.7）
? 2003年 2月 27日 新疆伽师发生 4.5级地震 （ 05-38-03.5）
? 2003年 2月 26日 新疆伽师发生 4.4级地震 （ 20-29-48.5）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.4级地震 （ 20-16-52.3）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.1级地震
? 新疆伽师地震
? 前震, 主震, 余震 列表
76年 7月 28日唐山地震
第二节 地球内部层圈的特征
12.2.1 地球内部的研究手段：
? 地震波（最主要手段）
? 岩石高温高压实验
? 陨石研究
12.2.2 地球内部层圈（壳、幔、核）
的密度、压力、温度特征。
12.2.1 地球内部结构与波速的变化
（ 1）莫霍面与古登堡面
? 莫霍面（ M面）：
? 全球地震波速不连续面,P波由 7.6km/s(玄武
岩的波速 )突然增大到 8.1km/s（ 橄榄岩的波
速），平均深度 33km,被视为地壳与地幔的分
界。
? 古登堡面（ G面）：
? 2900km深度的地震波速不连续面,P波由
13.6km/s突然降低到 8km/s,S波消失，被视为
地幔与地核的分界，证实外核为液态。
（ 2）岩石圈与软流圈
? 岩石圈,由地壳和上地幔上部坚硬的岩石组成,
? 平均厚度 75km,是固体地球的真正外壳，
? 组成岩石圈板块。
? 软流圈,岩石圈下部上地幔中的软层，地震
? 波低速带，在 1400度高温下（接近岩石熔
? 点），岩石塑性增大，深度延伸到 300km，
? 最软的部分位 200km处。软流圈驮载着岩石
? 圈板块发生运动。
12.2.2 地球内部的密度、压力和温度
? 密度（克 /立方厘米）,地球平均 5.5，花
岗岩 2.6，玄武岩 3.0，铁 8。根据陨石
（铁、铁石、石）实测和深部地震波速
增加的事实，推断（计算）：地表到地
心密度逐渐增高。
? 压力（围压）,随深度逐渐增大。地心
是地表的 350万倍。根据实验推断。
? 温度,随深度逐渐增大。地核达 4000摄
氏度以上。由地热增温率实测、高温高
压实验和地震波测量结果推断。
(
1)
地
球
内
部
压
力
变
化
(
2)
地
球
内
部
温
度
变
化
地壳、地幔和地核
(3)地壳的特征
? 厚度,平均 33km,陆壳最厚达 80km
? （青藏），洋壳平均 7km。
? 组成,陆壳为三大岩类，洋壳主要为玄
? 武岩。密度 2.6 — 2.9，主要由硅
? 酸盐矿物组成。
? 构造,陆壳复杂（存在褶皱和断裂），
? 洋壳简单（无摺皱）。
? 年龄,陆壳老（最老 38亿年），洋壳新
? （最老 2亿年）。
(4)地幔的特征
厚度,2850km,体积是地球的 82.3%，质
量是地球的 67.8%。
组成,固体岩石。铁、镁硅酸盐矿物（根
据陨石、深成岩、地震波和实验推
测）。
结构,分三层。 B,上地幔 33 — 400km橄
榄石结构（四面体）； C,过度层
400 — 673km尖晶石结构（四面体 +
八面体）； D,下地幔 670— 2900km
钙钛矿结构（八面体 +立方体 )。
(5)地核的特征
厚度,3471km,体积是地球 16.2%，
质量是地球的 31.3%。
组成,铁、镍，少量氢、硫化物或硅
酸盐。（根据陨石、地震波和
实验推测）
结构,外核为液态，内核为固态。
(6)地球内部层圈的运动
? 岩石圈板块的运动
? 地幔对流
? 内核与壳幔旋转速度差
岩石圈板块的运动
岩
石
圈
板
块
的
运
动(
俯
冲)
岩
石
圈
板
块
的
运
动(
海
底
扩
张)
地幔对流 (A全对流,B浅对流 )
大
洋
中
的
热
点
形
成
夏
威
夷
群
岛
12.1 地震
12.2 地球内部层圈的特征
12.3 地球内部层圈的运动
第一节 地震
12.1.1 地震发生的原因
12.1.2 地震监测
12.1.3 地震的震级和烈度
12.1.4 地震波
12.1.5 地震带
12.1.6 地震预报
12.1.1 地震发生的原因
? 地震,地球的快速颤动称为地震。地震
分为火山地震、陷落地震和构造地震，
世界上的大部分地震是由于断层活动引
发的构造地震。
? 震源,地震的发源地。
? 震中,震源在地表的垂直投影。
断裂 震中
? 地
震
波
震源
地震的破坏作用
地震造成的地裂
? 12.1.2 地震监测是通过设置在各地的地震台站中的地震
仪对全球地震进行监测。
12.1.3 地震的震级和烈度
? 震级和烈度是表示地震强度的两种方法。
? 地震的震级,表示地震释放能量的大小，
与地震波的振幅成正比，同一次地震只
有一个震级。
? 地震的烈度,表示地震对地面的破坏程
度。同一次地震，视距震中的距离不同
存在不同的烈度。分为 12级。
地震仪
12.1.4 地震波
? 地震波由纵波（ P波）、横波（ S波）和面波
（ L波）组成。
? 纵波（ P）, 一种疏密波，速度最快，称为首
波,8-9公里 /秒，可以在任意介质中传播。
? 横波（ S）, 一种摆动波，速度其次，称为次
波,4-5公里 /秒，只能在固体中传播。
? 面波（ L）, 沿地表面传播的一重摆动波，类
似波浪，速度最慢，也称长波，破坏性最大。
纵
波
横
波
地
震
震
中
位
置
的
确
定
? 0 20 40 60 弧度 (距离 )
? 地震 时间 /距离曲线图,通过 P波与 S波传导时间差计算震中距离
? 地震波的
性质,
? 地震波与
光波类似，
遇到不同
介质界面
发生折射
和反射。
? 目前为
止：地
球内部
层圈结
构主要
是通过
地震波
了解到
的。称
为地震
成析成
像技术。? P波? S波
地震波在地球内部传播
?
? 12.1.5 地震带
? 全球地震的分布主要分布于环太平洋、阿尔卑斯 —— 喜马拉雅和
大洋中脊三个带上。
? 板块边界是地震的主要分布地带
03
年
新
疆
伽
师—
巴
楚
地
震
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.1级地震（ 14-00-
15.7）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 5.7级地震（ 11-52-
42.8）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.9级地震（ 05-18-
42）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.4级地震（ 00-33-
19）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.3级地震（ 23-49-
05.1）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.2级地震（ 22-23-
57.2）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.4级地震（ 19-22-
33.8）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 4.2级地震（ 11-19-
59.4）（余震）
? 2003年 2月 24日 新疆麦盖提发生 4.7级地震（ 10-14-05.5）
? 2003年 2月 24日 新疆伽师发生 6.8级地震（ 10-03-
42.3） （主震）
? 2003年 2月 24日 新疆乌鲁木齐发生 3.7级地震
? 2003年 2月 20日 新疆博乐西南发生 4.7级地震
? 2003年 2月 14日 新疆石河子发生 5.0,5.4级地震
? 2003年 2月 11日 唐古拉山以东发生 5.1级地震
? 2003年 1月 22日 墨西哥哈利斯科州近海发生 7.5级地震
? 2003年 1月 20日 所罗门群岛发生 7.5级地震
? 2003年 1月 17日 西藏班戈发生 5.0级地震
? 2003年 1月 4日 新疆伽师发生 5.4级地震 （前震）
? 2003年 5月 04日 伽师伽师发生 5.8级地震 （ 23-44-36.0）
? 2003年 4月 30日 新疆伽师发生 4.0级地震 （ 21-05-57.0）
? 2003年 4月 23日 新疆阿合奇发生 4.2级地震 （ 22-41-33.0）
? 2003年 4月 01日 新疆温泉北发生 4.5级地震 （ 21-27-24.4）
? 2003年 3月 24日 新疆巴楚发生 4.7级地震 （ 22-05-50.0）
? 2003年 3月 18日 阿留申群岛发生 7.2级地震 （ 00-36）
? 2003年 3月 16日 新疆伽师发生 5.0级地震 （ 06-59-25.3）
? 2003年 3月 13日 新疆吐鲁番东南发生 4.7级地震 （ 23-07-03.7）
? 2003年 3月 12日 新疆伽师发生 5.8级地震 （ 12-47-51.8）
? 2003年 3月 12日 新疆伽师发生 4.0级地震 （ 12-15-12.9）
? 2003年 3月 07日 新疆伽师发生 4.3级地震 （ 04-55-50.6）
? 2003年 3月 05日 新疆伽师、巴楚交界处发生 4.4级地震
（ 07-58-06.4）
? 2003年 3月 01日 新疆伽师发生 4.4级地震 （ 10-09-55.8）
? 2003年 2月 28日 新疆伽师发生 4.0级地震 （ 19-00-35.5）
? 2003年 2月 27日 新疆伽师发生 4.3级地震 （ 19-09-15.7）
? 2003年 2月 27日 新疆伽师发生 4.5级地震 （ 05-38-03.5）
? 2003年 2月 26日 新疆伽师发生 4.4级地震 （ 20-29-48.5）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.4级地震 （ 20-16-52.3）
? 2003年 2月 25日 新疆伽师发生 4.1级地震
? 新疆伽师地震
? 前震, 主震, 余震 列表
76年 7月 28日唐山地震
第二节 地球内部层圈的特征
12.2.1 地球内部的研究手段：
? 地震波（最主要手段）
? 岩石高温高压实验
? 陨石研究
12.2.2 地球内部层圈（壳、幔、核）
的密度、压力、温度特征。
12.2.1 地球内部结构与波速的变化
（ 1）莫霍面与古登堡面
? 莫霍面（ M面）：
? 全球地震波速不连续面,P波由 7.6km/s(玄武
岩的波速 )突然增大到 8.1km/s（ 橄榄岩的波
速），平均深度 33km,被视为地壳与地幔的分
界。
? 古登堡面（ G面）：
? 2900km深度的地震波速不连续面,P波由
13.6km/s突然降低到 8km/s,S波消失，被视为
地幔与地核的分界，证实外核为液态。
（ 2）岩石圈与软流圈
? 岩石圈,由地壳和上地幔上部坚硬的岩石组成,
? 平均厚度 75km,是固体地球的真正外壳，
? 组成岩石圈板块。
? 软流圈,岩石圈下部上地幔中的软层，地震
? 波低速带，在 1400度高温下（接近岩石熔
? 点），岩石塑性增大，深度延伸到 300km，
? 最软的部分位 200km处。软流圈驮载着岩石
? 圈板块发生运动。
12.2.2 地球内部的密度、压力和温度
? 密度（克 /立方厘米）,地球平均 5.5，花
岗岩 2.6，玄武岩 3.0，铁 8。根据陨石
（铁、铁石、石）实测和深部地震波速
增加的事实，推断（计算）：地表到地
心密度逐渐增高。
? 压力（围压）,随深度逐渐增大。地心
是地表的 350万倍。根据实验推断。
? 温度,随深度逐渐增大。地核达 4000摄
氏度以上。由地热增温率实测、高温高
压实验和地震波测量结果推断。
(
1)
地
球
内
部
压
力
变
化
(
2)
地
球
内
部
温
度
变
化
地壳、地幔和地核
(3)地壳的特征
? 厚度,平均 33km,陆壳最厚达 80km
? （青藏），洋壳平均 7km。
? 组成,陆壳为三大岩类，洋壳主要为玄
? 武岩。密度 2.6 — 2.9，主要由硅
? 酸盐矿物组成。
? 构造,陆壳复杂（存在褶皱和断裂），
? 洋壳简单（无摺皱）。
? 年龄,陆壳老（最老 38亿年），洋壳新
? （最老 2亿年）。
(4)地幔的特征
厚度,2850km,体积是地球的 82.3%，质
量是地球的 67.8%。
组成,固体岩石。铁、镁硅酸盐矿物（根
据陨石、深成岩、地震波和实验推
测）。
结构,分三层。 B,上地幔 33 — 400km橄
榄石结构（四面体）； C,过度层
400 — 673km尖晶石结构（四面体 +
八面体）； D,下地幔 670— 2900km
钙钛矿结构（八面体 +立方体 )。
(5)地核的特征
厚度,3471km,体积是地球 16.2%，
质量是地球的 31.3%。
组成,铁、镍，少量氢、硫化物或硅
酸盐。（根据陨石、地震波和
实验推测）
结构,外核为液态，内核为固态。
(6)地球内部层圈的运动
? 岩石圈板块的运动
? 地幔对流
? 内核与壳幔旋转速度差
岩石圈板块的运动
岩
石
圈
板
块
的
运
动(
俯
冲)
岩
石
圈
板
块
的
运
动(
海
底
扩
张)
地幔对流 (A全对流,B浅对流 )
大
洋
中
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热
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形
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夏
威
夷
群
岛
