地震勘探的基础知识

一、波动物理学基本概念

在我们开始讨论地震波之前，有必要了解波动物理学的一些基本概念。一是波的传播速度，另一是波动所引起的位移的频率和大小度量。地震波形上的波峰与波谷与零点间的高度称之为振幅（图2-1-1），通常用A表示。一个地震波的能量E正比于振幅的平方。

下面的几个重要方程可将地震波的频率与距离和时间联系起来。波长λ通常用来描述地下或其他介质中传播的波上两个连续波峰或者波谷之间的空间距离，频率f为两个连续波峰或者波谷之间的时间周期T的倒数，而波的传播速度v是频率和波长的乘积。

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图2-1-1 波动中名词概念与波形同相和反相示意图

根据这些基本的关系，我们能够对一个地震记录进行有意义的分析和计算，特别是当地震记录由多道数据组成且检波器到震源的距离为已知的时候。

求取地震波动问题的完整解需要用到波动方程，其一维形式如式（212）所示，其中u是波动所引起的位移，x是横向坐标：

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通过对其微分可以验证该方程一个特殊而有用的解的形式为：u=Asink（vt-x）。这里A为振幅，kvt是频率，-kx为相位。

根据费马的最小时间原理，地震波从一点传播到另一点是沿着某一路径进行的，在该路径上波的传播时间最短。

近地表地震技术通常研究的是离震源几米或更远一点地方的d性变化情况，至少在实际应用中是这样。在离震源更近的地方，常常会发生塑性形变或者断裂，因此常规的地震分析方法并不总是适用。

在d性情况下，一个物体能够承受多次的变形而不发生永久的破损。当变形超过d性限制时，损坏就会发生，或者是发生破裂（由断裂造成的破损），或者是渐渐地由塑性形变引起的不可恢复的损坏。为了我们研究地震波的目的，我们将假设除了离地震震源非常近的地方以外，其余处为d性形变。

二、地震波的种类

地震波被分为两类：一类是体波，它是在地球内部沿着所有方向传播并可达到所有深度的波；另一类为面波，它的传播往往局限于地球表面下数个地震波长的范围内。因此两类波的应用和分析方法都不尽相同，其中体波通常用于资源勘探和地震观测的目的，而面波一般被认为是体波研究中的噪声，但有时也被用来进行层状地球性质的研究。

1体波（P和S波）

图2-1-2显示了体波的传播路径，图2-1-3给出了体波在两层介质传播时间与距离关系的示意图。

图2-1-2 体波传播路径示意图

图2-1-3 体波在两层介质传播时-距示意图

体波的两种形式是：压缩波（P）和剪切波（S）。P波在反射和折射地震勘探以及地震研究中有着广泛的应用。P波属于声波，因此它满足声学中一切物理定律，其在传播介质中的粒子振动方向与波的传播方向相同。P波的传播速度为：

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式中：K是体积模量；μ是剪切模量；ρ是波所传播介质的密度。

要注意方程中的v是波的传播速度，它是一个标量，而不是物理学中通常的矢量。P波将引起波所通过介质的物质的瞬时体积发生变化，而不会引起物质的瞬时形状发生变化。

常用介质的P波速度情况如表2-1-1所示。

表2-1-1 常用介质的P波速度

横波（S波）或者称为剪切波，其传播方向垂直于粒子运动的振动方向。由于其在相同的介质中的传播速度低于纵波的速度，有时也被称为次波。由于纵波与横波的传播路径相同，它们的速度的差异就使得可以利用纵横波的时差用来计算震源到观测站或记录站的距离。横波通过介质时并不改变介质的瞬时体积，而只改变介质的瞬时形状。

S波通常用于浅层工程项目，特别是在井间观测以获得土壤和地基的剪切模量时。在地震勘探领域，横波比纵波的应用要少得多。但是由于某种原因，人们对面波的应用有着较强的兴趣，包括岩性确定、断裂探测以及流体含量的现场确定。S波速度的公式如下：

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由于流体没有剪切力，故其剪切模量为零。也就是说，横波在流体中不能传播。这个结果曾在1900年导致了地球内部液态核的发现。横波在流体内无法传播的事实使得人们有可能应用它（或缺少它）的情况来探测地下溶洞，但是到目前为止该领域的研究还没有出现令人满意的结果。

横波同光非常相像，在发生反射或折射时会表现出极化的特点。特别是当它在含有断裂的岩石中传播时，在某一优势方向上通常会产生这种情况。这种情况是由于不同极化方向上的能量在介质中有不同的传播路径。

在用来显示波不同种类的图2-1-4中，左边是在美国堪萨斯大学一个专门用于浅层地震实验的场地上用来福q作为震源，100Hz检波器接收所获得的地震记录，可以看到P波和瑞雷面波比较明显；右边为在相同的场地上，利用锲形震源和水平检波器所获得的记录，可以看到S波和勒夫面波主导整张记录。

P波与S波速度的比值在确定震源与接收器之间的岩性以及求取介质的物性常数方面有着重要的意义，包括在地震灾害研究和建筑地基的研究中都有应用实例。该比值有时也会在石油工业领域被用来区分砂岩和页岩。孔隙介质中的水对横波的速度影响很小，但对P波的速度影响却很大，这使得该比值在地下水的研究中十分重要。

利用前面所分别给出的P波和S波的速度公式，我们可以得到：

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vP/vS值对于火成岩、变质岩以及大多数的硬质沉积岩，例如致密石灰岩和胶结紧密的砂岩来说通常为17左右。而对一些较软的岩石，比如页岩以及胶结差的砂岩，其比值可以达到20左右。对于未固结的沉积物来说，比如河流三角洲以及漂砾石等，其比值在20到70之间变化。

图2-1-4 波的不同类型示意图

对于土木工程和地质工程来说，泊松比（σ）是一个非常重要的参数，它同vP/vS比值的关系为：

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泊松比对石灰岩、硬质砂岩和很多火成岩和变质岩来说，其值大约为025左右，对未固结的沉积物来说，其值可高达045。有些地区的地震波的场地放大效应可以用近地表地质层的泊松比平面等值线图来预测。

2面波

当人们要利用体波进行地球内部勘探时，面波在大多数情况都被认为是一种噪声。在某些情况下，它甚至使体波方法实验不能被有效地开展，特别是当使用老式地震仪器时。由于地震面波大部分是在地球表面下一个波长的范围内传播的，因此当在地表进行记录时，地震记录上的最大振幅往往就是地震面波。地震面波在地震勘探领域的另一个名称叫做“地滚波”，这是因为在地震爆炸震源的附近人们可以有其在地面滚动的感觉。

瑞雷波和勒夫波是大多数物理情况下产生的面波。根据科学文献，我们通常所见到的面波速度约为其横波速度的92%，这只有在泊松比为025时（这在一些硬的岩石中，比如花岗岩、盐岩、石灰岩等岩石中是很典型的）才真正成立。对于泊松比为零的情况，面波的速度为横波的874%，而对于泊松比为05时，面波的速度则等于横波速度的955%（Grant and West，1965）。对于未固结的物质来说，泊松比的范围一般在040到045之间，瑞雷面波的速度是未固结物质横波速度的94%的假设是正确的，其误差不会超过1%。

上述两类面波传播时往往局限在浅于一个面波波长的体积范围内。因为长波长的面波传播深度较大，而那里的传播速度通常也比较大，因此可以说波长越长的面波其传播速度也越大，或者至少说它以同短波长面波不同的速度传播。由于不同波长的面波以不同的速度传播，它们从震源向外扩散趋向于随着时间变化，其传播距离越来越远。这种扩散方式通常被称为频散现象，面波在大多数情况下其实就是一种典型的频散波。

对于最简单的瑞雷面波，当在一个半无限的各向同性空间的表面上观测时，其传播速度只同介质的物性有关，也就是说是无频散的。当遇到层状介质或者速度梯度介质时，瑞雷面波的速度将依赖于瑞雷面波的波长。因此，面波的频散比较弱就表明地下的成层性较差。瑞雷面波的粒子运动形式是一个逆向的椭圆轨迹，它同湖面上微波泛泛时鱼漂的运动很相似。

勒夫面波其实就是局限在近地表地层内的多次反射的横波。它们需要在地表下有一个供其传播的低速层。实际上，正是这个勒夫面波的干涉，才使得近地表的横波勘探工作很难开展。从理论上来说，当存在一个近地表高速层覆盖在一个低速层的情况下浅层横波勘探应该能取得较好的效果，因为这时勒夫面波的干涉将不会存在。

应用面波来作为近地表地震勘探分析的信息来源的潜力应该说还是很大的。这是因为在大多数情况下，地震勘探都是把面波作为噪声来处理，因此很少来分析面波中到底都包含了那些地学信息。从这个意义上来说，在这个领域是有可能作出一些创新性工作的。

在过去的十年里，该领域的工作主要集中于发展了一种被称为“面波谱分析”（SASW）的技术，它主要是由美国得克萨斯大学和密执根大学的土木工程师提出来的。应用这种SASW技术，人们可以通过正演模型或者通过对面波速度的反演来获得近地表地下物质的刚度系数剖面。对不同频率范围的瑞雷面波进行分析，就可以得到深度信息。最近美国堪萨斯大学的地球物理学家也提出一种被称为“多道面波分析”（MASW）的技术（Park J，Xia J，1999），它与SASW所不同的地方在于应用了多道地震记录，一方面提高了用于获取频散曲线的频率扫描精度；另一方面由于其观测系统与地震反射方法一样，还可以同地震反射勘探同时进行。

三、层状介质中的地震波

上面的讨论中，大多数情况是假设地下介质是一个半无限d性空间，这种情况下的波的传播是比较简单的。层状介质中的地震波传播情况是不同的，而且相对于非层状介质来说是比较复杂的。比如说，勒夫面波需要层状介质的存在，瑞雷面波只有当某种层状特性存在时才会有频散特性。另外地震反射只有当遇到地层界面时才会发生。

当界面存在时，我们就会遇到频散现象、地震折射、地震反射和勒夫面波。另外，有时还可以看到不同类型的波在地质界面上发生转换。

在理想的情况下，我们希望通过地震方法能够像图2-1-5所描绘的那样揭示地下的地质情况。但实际上，我们借助于解释模型只能近似的得到地下介质的部分物理性质。

1近法线入射时的反射

为了方便起见，我们将假设在下面的讨论中，地震波在地下某个深度的水平界面上发生垂直反射。这种假设对于入射角或反射角为15 °以内的地震反射射线来说并不太坏。对于较大入射角的情况，可以利用反射矩阵的托布尼兹方程求解来获得反射波、透射波以及转换波的相对振幅。

图2-1-5 地质模型与所对应的地震记录响应示意图

通过界面的地震波能量将取决于界面的声学性质差异。一个特定地层的速度和密度的乘积被称为该地层的声阻抗Z

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一个声学界面的法线入射反射波的强度取决于其同界面声阻抗有关的反射系数R：

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这里ρ1和v1分别是第一层（界面上方）的密度和层速度，而ρ2和v2分别是第二层（界面下方）的密度和层速度。

法线入射时的反射波极性和振幅可以从反射系数中看出。如果第一层的声阻抗比第二层的声阻抗大，那么返回到地表的地震反射将发生极性反转，比如石灰岩覆盖在页岩之上的情况。由于极性的反转使得地震反射数据的解释变得更加困难。从图2-1-6可以看出，一个典型的地震记录上的波峰数目并不等于地下反射层的数目。

图2-1-6 四个地质层的反射系数序列与单道地震响应示意图

另外还应注意，如果地下的第二层是空气，比如说地下充满空气的空洞（密度在这里几乎为零）的情况，全反射将会发生，而且极性将发生反转。同时从式（218）也可以看出，如果第一层的波阻抗等于第二层的波阻抗，反射就不会发生。例如在一套页岩层中，有一个明显的颜色变化，这同一种特定的标志化石的消失正好对应。地层学家就有可能将其划分为两个不同的地层，而由于这两层的波阻抗是相同的，事实上也确实是这样，因此在地震解释上，这一套页岩就是一个地层。反射地震有着其本身的局限，而这只是其中之一。

当地震波是垂直入射到一个界面时，它将不是发生反射就是发生透射。根据能量守恒定律，反射和透射的总能量必须等于入射的总能量。除了反射系数之外，透射系数可以用下面的公式来计算：

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图2-1-7到图2-1-9显示了当速度发生变化而且不是垂直入射时，地震射线路径所受到的影响。

图2-1-10为一个简单的两层介质（速度递增模型）中折射波的射线路径草图。

另外图2-1-11还显示了某一单一反射的传播时间随着炮检距变化而变化的理论观点。从时距曲线上来看，该反射同相轴表现为一个双曲线。这个随着距离变化而发生的传播时间差异就是人们所熟知的“正常时差”（NMO）。

2波型转换与广角反射

当震源激发后，地震能量从震源处向各个方向辐射。其中有些纵波的能量在声阻抗界面被转换为横波。这种从一类波型转为另一类波型的现象被称为“波型转换”，这种情况当检波器的炮检距相对于反射层的深度较大时比较普遍。

在地震纵波的总场中包括了非近法线入射时在声阻抗界面发生的反射。通常至少有下列的六种情况可以发生：①反射角等于入射角的返回到地面的反射纵波；②根据斯奈尔定律以首波方式沿着速度界面传播到地面的折射纵波；③通过界面进入下一地层的透射纵波；④由于波型转换从纵波而成为的反射横波；⑤发生波型转换并遵从斯奈尔定律以首波形式沿界面向上传播的折射横波；⑥透射纵波在界面上发生波型转换并以横波形式在下一地层中传播的波。

图2-1-7 基岩上覆冲积层简单地震反射路径示意图

图2-1-8 基岩上覆粘土层和砂层的速度向下递增模型的地震反射路径示意图

图2-1-9 基岩上覆砂层和粘土层的中间低速模型的地震反射路径示意图

图2-1-10 速度递增模型的地震折射路径示意图

上述这6种类型的波的振幅可以从托普布尼兹方程中求得，该矩阵具有相当复杂的三角对应关系。这些方程的推导和讨论可以在很多的高级地震教科书中发现。

四、地震能量损耗的机制

当地震波从一个地方传播到另一个地方时，有几件事情要发生，它包括反射、波型转换、折射，这些都已经在前面简要地提起过。其他的损耗机制还包括几何扩散、衰减和随着传播距离增大的频散。图2-1-12给出了一个人工形成的地震波的传播距离同地震波频率的关系。这些影响地震波传播距离的几个因素将要在下面进行讨论。图2-1-13图示性地给出了地震波损耗的影响因素。

图2-1-11 简单水平双层的多道地震反射路径与时间记录示意图

图2-1-12 体波传播距离与其频率的对应关系

对于大多数的震源来说，其振幅谱通常是未知的。这时由于很难测定像在瞬间引爆的高能炸药附近的剧烈运动情况。同时，脉冲型的震源比如重物落锤、人工锤击、qd射击等会在地下的某个体积内产生塑性形变。而在这个体积内，常规的波动传播理论并不成立。因此，我们这里所讨论的损耗机制是在这个塑性形变区域之外的。塑性区域内的能量损耗机制我们这里将不涉及，因为在过去的文献中，这个问题的研究也不多见。

如果我们从一个震源向外观察，波动的能量辐射像是一个半径随时间线性增加的圆球，其波前面上的能量密度将会以1/R2衰减。因为能量是正比于振幅的开方，振幅将以1/R的因子随着球面扩散而衰减。在面源的情况下，能量是集中于一个半球形的波前面上，而不是球形面。这在理论上可以说其具有比点源的初始振幅大两倍的特点，但衰减速率将依然是正比于1/R的。这种衰减效应被称为球面扩散，或者几何扩散。

作为另一种几何扩散的例子，我们考虑一个石子投入湖水的情况。这个波前是一个圆环形而不是一个半球面。因此波前上的能量密度将以1/R衰减，振幅将以衰减，而不是地球内部时的1/R。面波的情况就同投石于水中一样，它也是一个二维问题。因此面波就有着一个体波所不具有的随着传播距离增加，而相对振幅衰减不大的优越性。

对于反射波来说，将发生一种另外的也是明显的能量损耗。对于垂直入射的情况，我们已有公式（218）来表述反射系数。在大多数情况下，反射系数大约在01 到03 之间。这也就是说，有70%到90%的地震波能量将穿过界面而不作为反射能量立即返回地面。如果能量入射到界面的角度偏离法线较大时，其影响的好坏将取决于前面所提到的托布尼兹方程的计算结果。

图2-1-13 多个影响地震振幅的因素示意图

另一种能量损失是由衰减所引起，尽管衰减的机制到目前还有争论。但其对于必须面对它的人们来说并不十分重要，这是因为我们在任何情况下，还无法控制地震波在地球内部物质发生的大范围衰减。另外也是由于广义上测量衰减的技术同衰减的机制关系不大所致。

通常情况下，地震波在地球内部物质的衰减遵循下列衰减方程：

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这里A0是在某一任意距离上测量的参考振幅，α是衰减因子，Ax是在距离x上的振幅。由于衰减同频率有关，它通常用波长λ来表示，因此字母Q或者“品质因子”有下列显式：

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表2-1-2 常见物质的Q值

上式中Q是一个无量纲的数值，有时也被称为吸收系数。较高频的信号由于波长较短，因此从公式上可以看出高频信号衰减的就快。Q的倒数表示波在传播的一个波长距离后的能量衰减部分。比如，淤积物质实际上的Q值大约为10。它表明有10%的能量在其每个波长的传播过程中消失了。注意，这并不是说所有的能量将在传播10个波长的距离后消失。而是对于每一个传播的波长来说，剩余的能量的10%将消失。

常用的Q值如下面的表2-1-2所示：

在前面我们曾提到面波是具有频散性的。频散当某些不同波长的信号以不同的速度传播时就会发生。这种情况往往是在传播的路径上有与波长相比拟的异常或者特征存在时发生。比如，一个竖直高度为3m的废弃煤矿坑，将会影响波长为1m左右的信号。同样地，波长为100m左右的波是不会受到这类异常影响的。然而，该异常能使得对应于波长100m的波到达时间与那些波长1m的波的到达时间有所不同，因而引起频散。

另外一些干涉现象也能引起原始地震记录或者处理后数据的信号形状产生差异。它们包括多次反射、波型转换、绕射以及散射等。另外在浅层反射地震记录上，还有直达波、声耦合波（空气中传播的声波）与折射波、面波的干涉效应影响。

五、地震分辨率

地震学家必须面对地震信号强度随着距离衰减的问题。我们必须在力学定律、信息理论以及电子学所能达到水平等方面的限制范围内开展工作。近地表的有些能量损失可以通过诸如合理埋置检波器、深挖激发井，或者选择合适的采集日期以避免人文与气候条件所引起的噪声来解决。在其他情况下，我们可以通过使用好的地震仪，更多的道数以及改进采集参数等办法来提高分辨率。有时在信号进入大线之前采用多个检波器串联在一起以提高电压也是一个解决办法。

使用地震方法目的是了解地球内部一定体积物质的特性。不管信号可能有多强，分辨率都将受到几何条件和信息理论的限制。这些限制也许就像我们用常规光学显微镜看不见物质中的原子和分子一样，这是因为光的波长太长使得我们难以探测到分子水平的变化。在大多数的情况下，地震震源和检波器均布置在地表或者近地表。信息以波动的形式向下发射并遵循物理学定律和实际上应用的信息理论。信息理论的一些基本定理将在下面予以简单介绍。

从地震的术语来说，我们称“子波”为一个包含数个周期的地震脉冲（Sheriff，1991）。Sheriff还定义了“基本子波”（basic wavelet）的概念，就是法线入射时从单个反射界面（反射系数为正）上所反射的时间域波形。他定义时间分辨率为区分两个十分接近信号性质的能力。为了获得最佳的分辨率，我们需要一个延续时间尽可能短的子波，以便与从相邻的声学界面上反射的子波之间没有干涉（图2-1-14）。对于提供最佳分辨率的Sheriff所定义的子波来说，它必须具有尽可能少的周期个数。

换句话说，我们通过提高频率而得到高分辨。然而，有时我们为得到高频所付出的代价是子波中的周期个数增加，它使得波形出现Sheriff称为“振荡”的现象。从信息理论的观点来看，最佳分辨率是通过数据的宽频带来实现的。也就是说，数据中应包含很多的不同频率的信息，而不仅仅是高频。

理想分辨率可以通过一个纯脉冲——没有延续时间的能量脉冲来实现。尽管这样的震源是不可实现的，但对于很多地震应用来说，小炸药爆破可以获得近似的效果。爆炸震源的子波脉冲宽度反比于频率带宽。也即频带越宽，分辨率越高。

根据我们前面对分辨率的定义，Sheriff，RE（1991）给出了一个“可分辨极限”的概念。“人们能够判定多于一个反射层的最小距离，其值取决于所判定的标志。瑞雷分辨率极限是λ/4，这里λ是主频信号的波长。”Widness（1973）通过分析两个反射层的反射子波开始互相干涉引起波形形状变化的情况给出了一个λ/8的极限。Sheriff（1991）也定义了一个“可探测极限”的概念，它是指在背景上能够反映出反射的一个层的最小厚度。它有时近似地选取主频信号波长的1/30作为标准。

图2-1-14 显示薄层地震反射记录分辨率的模型与合成地震记录

为了能够检测出一个夹在两个厚层之间的薄层，如果有必要的话，我们可以考虑使用高频而牺牲带宽。在这种情况下，数据可能会出现振荡。但这没有关系，因为仅对这一薄层有兴趣，此时人们对噪声的容忍程度要比平时多个反射层的情况高很多。

高分辨率地震反射数据通常含有比在地震勘探中认为正常的剖面要多得多的噪声。一个高分辨地震数据处理公司的负责人曾说过，“如果你是将地震剖面出售给石油钻井的人，你就不要拿出高分辨的，因为它看起来噪声太大。但如果你是在考虑将自己的钱投入其中，那么你就会要最高分辨率的数据，尽管它看起来噪声很大。”

我们前面将注意力主要集中于时间和频率的分辨率方面。现在我们将从空间分辨率方面进行讨论。为了描述反射地震的基本概念的目的，我们将利用射线理论结合平面波和回声经验来阐述。实际上，地震波能量是以波的形式传播的并完全遵守波动理论。因此，从许多方面来说，光理论是要比射线理论更接近地震波的物理概念。

入射到一个反射层的地震能量并不是一个点上反射的，而是从地下的一个区域上反射的，这个区域通常被称之为菲涅尔带。所计算出来的第一菲涅尔带的尺寸可以被用来作为水平分辨率的估计。尽管这个带宽和高分辨数据的分辨率要小于其主频的第一菲涅尔带的尺寸，但重要的是从相对意义上来说，水平分辨率是正比于第一菲涅尔带的大小的。

第一菲涅尔带是一个反射层的一部分区域，在这个第一反射能量的二分之一波长内其反射能量可以到达检波器（Sheriff，1991）。这个定义假设了波前的传播满足惠更斯原理，而不是射线理论。在这种假设下，入射角和反射角也许略微不同。从我们在地震记录上可以测得的参数来考虑，第一菲涅尔带的半径可以由下式来计算：

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这里R是从地表到反射层的距离，v是地震波速度，f是我们所感兴趣的频率。而T0则是反射层与地表之间的双层旅行时。进一步地我们可得到第一菲涅尔带半径r的表达式：

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一般来说水平分辨率要比第一菲涅尔带半径要小一些。Sheriff（1991）建议用该半径除以2的平方根作为分辨率的值，它至少给出了一个与水平分辨率同一数量级的参考值。

汶川地震波数据文件可以参考：
1、国家强震动台网中心的《汶川80级地震强震动观测及记录初步分析》
2、汶川Ms80地震四川及邻区数字强震台网记录的《汶川Ms80地震四川及邻区数字强震台网记录》
3、新浪微博的《2008汶川地震中什邡八角站记录的NS方向加速度时程数据分析》
4、《岩石力学与工程学报》2010年 第1期的论文《汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度对应关系研究》
……

分类: 社会民生
问题描述:

谁能帮我回答以下的几个问题:

1、目前,地球上有多少各国家和地区,总人口有多少

2、除南极洲外,个大洲都有人类居住你还知道世界上的居民有几大人种,他们主要居住在哪里

3、告诉我一些地理知识,关于地球的……
哪位好心人帮帮忙拉~

解析:

地球上一共有多少个国家？

世界上共有224个国家和地区，其中国家为193个，地区为31个。其中：

亚洲（48个国家）

东亚：中国、蒙古、朝鲜、韩国、日本 （5）

东南亚：菲律宾、越南、老挝、柬埔寨、缅甸、泰国、马来西亚、文莱、新加坡、印度尼西亚、 东帝汶 （11）

南亚：尼泊尔、不丹、孟加拉国、印度、巴基斯坦、斯里兰卡、马尔代夫（7）

中亚：哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦（5）

西亚：阿富汗、伊拉克、伊朗、叙利亚、约旦、黎巴嫩、以色列、巴勒斯坦、沙特 、巴林、卡塔尔、科威特、 联合酋长国（阿联酋）、阿曼、也门、格鲁吉亚、亚美尼亚、阿塞拜疆、土耳其、塞浦路斯（20）

欧洲（43个国家/1个地区）

北欧：芬兰、瑞典、挪威、冰岛、丹麦 法罗群岛（丹）（6）

东欧：爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛、白俄罗斯、俄罗斯、乌克兰、摩尔多瓦（7）

中欧：波兰、捷克、斯洛伐克、匈牙利、德国、奥地利、瑞士、列支敦士登（8）

西欧：英国、爱尔兰、荷兰、比利时、卢森堡、法国、摩纳哥（7）

南欧：罗马尼亚、保加利亚、塞尔维亚、马其顿、阿尔巴尼亚、希腊、斯洛文尼亚、克罗地亚、波斯尼亚和墨塞哥维那

意大利、梵蒂冈、圣马力诺、马耳他、西班牙、葡萄牙、安道尔（16）

非洲（53个国家/6个地区）

北非：埃及、利比亚、苏丹、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥、亚速尔群岛（葡）、马德拉群岛（葡）（8）

东非：埃塞俄比亚、厄立特里亚、索马里、吉布提、肯尼亚、坦桑尼亚、乌干达、卢旺达、布隆迪、塞舌尔（10）

中非：乍得、中非、喀麦隆、赤道几内亚、加蓬、刚果共和国（即：刚果（布））、刚果民主共和国（即：刚果（金））、圣多美及普林西比（8）

西非：毛里塔尼亚、西撒哈拉（注：未独立，详细请看：）、塞内加尔、冈比亚、马里、布基纳法索、几内亚、几内亚比绍、佛得角、塞拉利昂、利比里亚、科特迪瓦、加纳、多哥、贝宁、尼日尔、加那利群岛（西）（18）

南非：赞比亚、安哥拉、津巴布韦、马拉维、莫桑比克、博茨瓦纳、纳米比亚、南非、斯威士兰、莱索托、马达加斯加、科摩罗、毛里求斯、留尼旺（法）、圣赫勒拿（英）（15）

大洋洲（14个国家/10个地区）

澳大利亚、新西兰、巴布亚新几内亚、所罗门群岛、瓦努阿图、密克罗尼西亚、马绍尔群岛、帕劳、瑙鲁、基里巴斯、图瓦卢、萨摩亚、斐济群岛、汤加、库克群岛（新）、关岛（美）、新喀里多尼亚（法）、法属波利尼西亚、皮特凯恩岛（英）、瓦利斯与富图纳（法）、纽埃（新）、托克劳（新）、美属萨摩亚、北马里亚纳（美）

北美洲（23个国家/13个地区）

北美：加拿大、美国、墨西哥、格陵兰（丹）（4）

中美洲：危地马拉、伯利兹、萨尔瓦多、洪都拉斯、尼加拉瓜、哥斯达黎加、巴拿马（7）

加勒比海地区：巴哈马、古巴、牙买加、海地、多米尼加共和国、安提瓜和巴布达、圣基茨和尼维斯、多米尼克、圣卢西亚、圣文森特和格林纳丁斯、格林纳达、巴巴多斯、特立尼达和多巴哥、波多黎各（美）、英属维尔京群岛、美属维尔京群岛、安圭拉（英）、蒙特塞拉特（英）、瓜德罗普（法）、马提尼克（法）、荷属安的列斯、阿鲁巴（荷）、特克斯和凯科斯群岛（英）、开曼群岛（英）、百慕大（英）（25）

南美洲（12个国家/1个地区）

北部：哥伦比亚、委内瑞拉、圭亚那、法属圭亚那、苏里南（5）

中西部：厄瓜多尔、秘鲁、玻利维亚（3）

东部：巴西（1）

南部：智利、阿根廷、乌拉圭、巴拉圭（4）

地球的基本参数

扁率因子： 298257

平均密度： 552克/厘米3

赤道半径： ae = 637813649 米

极半径： ap = 635675500 米

平均半径： a = 637100100 米

赤道重力加速度： ge = 9780327 米/秒2

平均自转角速度： ωe = 7292115 × 10-5 弧度/秒

扁率： f = 0

质量： M = 59742 ×1024 公斤

地心引力常数： GE = 3 ×1014 米3/秒2

平均密度： ρe = 5515 克/厘米3

太阳与地球质量比： S/E = 3329460

太阳与地月系质量比： S/(M+E) = 3289005

公转时间： T = 3652422 天

离太阳平均距离： A = 1 × 1011 米

公转速度： v = 1119 公里/秒

表面温度： t = - 30 ～ +45

表面大气压： p = 1013250毫巴

表面重力加速度(赤道)： 9780厘米/秒2

表面重力加速度(极地)： 9832厘米/秒2

自转周期： 23时56分4秒(平太阳时)

公转轨道半长径： 千米

公转轨道偏心率： 00167

公转周期： 1恒星年

黄赤交角： 23度26分

地球海洋面积： 平方公里

地壳厚度： 80465公里

地幔深度： 2808229公里

地核半径： 3482525公里

表面积 ： 平方公里

人们对于地球的结构直到最近才有了比较清楚的认识。整个地球不是一个均质体，而是具有明显的圈层结构。地球每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。在天文学中，研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化，探讨其它行星的结构，以至于整个太阳系起源和演化问题，都具有十分重要的意义。

地球各圈层结构

地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈，它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层，位于地面以下平均深度约150公里处。这样，整个地球总共包括八个圈层，其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈，以及岩石圈的表面，一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈，目前主要用地球物理的方法，例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点，即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的，而在地球表面附近，各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的，其中生物圈表现最为显著，其次是水圈。

大气圈

大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000 ～ 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到004％比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5136×1021克，相当于地球总质量的百万分之086。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。

水圈

水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗"蓝色的行星"。地球水圈总质量为166×1024克，约为地球总质量的3600分之一，其中海洋水质量约为陆地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中）水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。

生物圈

由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有40万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有5－10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。

岩石圈

对于地球岩石圈，除表面形态外，是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成，从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面（莫霍面），一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一，平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系，因此，岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多，而大洋盆地约占海底总面积的45％，其平均水深为4000～5000米，大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此，整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成，对它们的研究，构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的"全球构造学"理论。

软流圈

在距地球表面以下约100公里的上地幔中，有一个明显的地震波的低速层，这是由古登堡在1926年最早提出的，称之为软流圈，它位于上地幔的上部即B层。在洋底下面，它位于约60公里深度以下；在大陆地区，它位于约120公里深度以下，平均深度约位于60～250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在，将地球外圈与地球内圈区别开来了。

地幔圈

地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面（称为莫霍面）之外，在软流圈之下，直至地球内部约2900公里深度的界面处，属于地幔圈。由于地球外核为液态，在地幔中的地震波S波不能穿过此界面在外核中传播。P波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的，所以也称为古登堡面，它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔（33～410公里深度的B层，410～1000公里深度的C层，也称过渡带层）、下地幔的D′层（1000～2700公里深度）和下地幔的D〃层（2700～2900公里深度）组成。地球物理的研究表明，D〃层存在强烈的横向不均匀性，其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟，它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层，而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。

外核液体圈

地幔圈之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中2900至4980公里深度称为E层，完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为F层，它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。

固体内核圈

地球八个圈层中最靠近地心的就是所谓的固体内核圈了，它位于5120至6371公里地心处，又称为G层。根据对地震波速的探测与研究，证明G层为固体结构。地球内层不是均质的，平均地球密度为5515克/厘米3，而地球岩石圈的密度仅为26～30克/厘米3。由此，地球内部的密度必定要大得多，并随深度的增加，密度也出现明显的变化。地球内部的温度随深度而上升。根据最近的估计，在100公里深度处温度为1300°C，300公里处为2000°C，在地幔圈与外核液态圈边界处，约为4000°C，地心处温度为 5500 ～ 6000°C。

形状和大小

中国古代对天地的认识有所谓浑天说。东汉张衡在《浑天仪图注》里写道：“天体圆如d丸，地如鸡中黄……天之包地犹壳之裹黄。”地球是圆的这个概念在远古就已模糊地存在了 。723 年唐玄宗派一行和南宫说等人 ，在今河南省选定同一条子午线上的 13 个地点 ，测量夏至的日影长度和北极的高度 ，得到子午线一度之长为351里80步 ( 唐代的度和长度单位 )。折合现代的尺度就是纬度 一度长1323千米，相当于地球半径为7600千米 ，比现代的数值约大20％。这是地球尺度最早的估计( 埃及人的测量更早 一些，但观测点不在同 一 子午线上 ，而且长度单位核算标 准不详，精度无从估计）。

精确的地形测量只是到了牛顿发现万有引力定律之后才有可能，而地球形状的概念也逐渐明确。地球并非是很规则的正球体。它的表面可以用一个扁率不大的旋转椭球面来极好地逼近。扁率e为椭球长短轴之差与长轴之比 ，是表示地球形状的一个重要参量。经过多年的几何测量、天文测量以至人造地球卫星测量，它的数值已经达到很高的精度。这个椭球面不是真正的地球表面，而是对地面的一个更好的科学概括，用来作为全球各地大地测量的共同标准，所以也叫做参考椭球面 。按照 这个参考椭球面 ，子午圈上一平均度是1111千米 ，赤道上一平均度是1113千米 。在参考椭球面上重力势能是相等的，所以在它上面各点的重力加速度是可以计算的，公式如下：

g0＝9780318（1＋00053024sin2j－00000059sin2j）米／秒2， 式中g0是海拔为零时的重力加速度，j是地理纬度 。知道了地球形状、重力加速度和万有引力常数G＝6670×10-11牛顿·米2／千克2，可以计算出地球的质量M为 5976×1027克。

自转

由于地球转动的相对稳定性 ，人类生活历来都利用它作为计时的标准，简单地说，地球绕太阳公转一周的时间叫做一年，地球自转一周的时间叫做一日。然而由于地球外部和内部的原因，地球的转动其实是很复杂的。地球自转的复杂性表现在自转轴方向的变化和自转速率即日长的变化。

自转轴方向的变化中，最主要的是自转轴在空间绕黄道轴缓慢旋进，造成春分点每年向西移动50256〃的岁差。这是日、月对地球赤道突出部分吸引的结果。其次是地球自转轴相对于地球本身的位置变化，造成了地面各点的纬度变化。这种变化主要有两种成分 ：一种以一年为周期 ，振幅约为009〃，是大气和海水等季节性变化所引起的，是一种强迫振动；另一种成分以14个月为周期，振幅约为015〃，是地球内部变化所引起的，叫做张德勒摆动，是一种自由振动 。此外还有一些较小的自由振动。

转速的变化造成日长的变化。主要有3类 ：长期变化是减速的，使日长每百年增加1 ～ 2毫秒 ，是潮汐摩擦的结果；季节性变化最大可使日长变化06毫秒 ，是气象因素引起的；

不规则的短期变化，最大可使日长变化4毫秒 ，是地球内部变化的结果。

表面形态和地壳运动

地球的表面形态是极复杂的，有绵亘的高山，有广袤的海盆，还有各种尺度的构造。

地表的各种形态主要不是外力造成的，它们来源于地壳的构造运动。地壳运动的起因至少有以下几种设想：①地球的收缩或膨胀。许多地学家认为地球一直在冷却收缩，因而造成巨大的地层褶皱和断裂。然而观测表明，地面流出去的热量和地球内部因放射性物质的衰变而生出的热量是同量级的。也有人提出地球在膨胀的论据。这个问题现在尚无定论。②地壳均衡。在地壳以下的某一定深度，单位面积上的载荷有一种倾向于均等的趋势。地面上的巨大高差为地下深部横向物质流动所调节。③板块大地构造假说——地球最上层约八、九十千米厚的岩石层是由几块巨大的板块组成的。这些板块相互作用和相对运动就产生地面上一切大地构造现象 。板块运动的动力来自何处，现在还不清楚，但不少人认为地球内部物质的对流起了决定性的作用。

电磁性质

地磁场并不指向正南。11世纪中国的《梦溪笔谈》就有记载。地磁偏角随地而异。真正地磁场的形态是很复杂的。它有显著的时间变化，最大的变化幅度可达到总地磁场的千分之几或更高。变化可分为长期的和短期的。长期变化来源于地球内部的物质运动；短期变化来源于电离层的潮汐运动和太阳活动的变化。在地磁场中，用统计平均或其他方法将短期变化消去后就得到所谓基本地磁场。用球谐分析的方法可以证明基本地磁场有99％以上来源于地下，而相当于一阶球谐函数部分约占80％，这部分相当于一个偶极场，它的北极坐标是北纬785°，西经690°。短期变化分为平静变化和干扰变化两大类。平静变化是经常出现的，比较有规律并有一定的周期，变化的磁场强度可达几十纳特 ；干扰变化有时是全球性的 ，最大幅度可达几千纳特 ，叫做磁暴。

基本磁场也不是完全固定的，磁场强度的图像每年向西漂移02°～03°，叫做西向漂移。这就指出地磁场的产生可能是地球内部物质流动的结果。现在普遍认为地球核主要是铁镍组成的（还包含少量的轻元素）导电流体，导体在磁场中运动便产生电流。这种电磁流体的耦合产生一种自激发电机的作用，因而产生了地磁场。这是当前比较最为人接受的地磁场成因的假说。

当岩浆在地磁场中降温而凝固成岩石时，便受到地磁场磁化而保留少许的永久磁性，称为热剩磁。大多数岩浆岩都带有磁性，其方向和成岩时的地磁场方向一致。由相同时代的不同岩石标本可以确定成岩时地球磁极的位置。但由不同地质时代的岩石标本所确定的地磁极位置却是不同的。这就给大陆漂移的假说提供了一个有力的证据。人们还发现，在某些地质时代成岩的岩石，磁化方向恰好和现代的地磁场方向相反。这是由于地球在形成之后，地磁场曾多次自己反向的结果。按照自激发电机地磁场成因假说，这种反向是可以理解的。地磁场的短期变化可以感应地下电流，而地下电流又引起地面的感应磁场。地下电流同地下物质的电导率有关，因而可由此估计地球内部的电导率分布。然而计算是复杂的，而且解答不单一。现在所能取得的一致意见是电导率随深度而增加，在60～100千米深度附近增加很快 。在400～700千米的深处，电导率又有明显的变化，此处相当于地幔中的过渡层（又叫C层）。

温度和能源

地面从太阳接受的辐射能量每年约有10焦耳，但绝大部分又向空间辐射回去，只有极小一部分穿入地下很浅的地方。浅层的地下温度梯度约为每增加30米，温度升高1℃ ，但各地的差别很大 。由温度梯度和岩石的热导率可以计算热流 。由地面向外流 出的热量 ，全球平均值约为627 微焦耳／厘米秒 ，由地面流出的总热能约为10032×1020焦耳／年。

地球内部的一部分能源来自岩石所含的放射性元素铀 、钍、钾。它们在岩石中的含量近年来总在不断地修正，有人估计地球现在每年由长寿命的放射性元素所释放的能量约为9614×1020焦耳 ，与地面热流很相近 ，不过这种估计是极其粗略的，含有许多未知因素。另一种能源是地球形成时的引力势能，假定地球是由太阳系中的弥漫物质积聚而成的 。这部分能量估计有25×1032焦耳 ，但在积聚过程中有一大部分能量消失在地球以外的空间 ，有一小部分 ，约为1×1032焦耳，由于地球的绝热压缩而积蓄为地球物质的d性能。假设地球形成时最初是相当均匀的，以后才演变成为现在的层状结构，这样就会释放出一部分引力势能，估计约为2×1030焦耳。这将导致地球的加温。地球是越转越慢的。地球自形成以来，旋转能的消失估计大约有15×1031焦耳，还有火山喷发和地震释放的能量，但其数量级都要小得多。

地面附近的温度梯度不能外推到几十千米深度以下。地下深处的传热机制是极其复杂的，由热传导的理论去估计地球内部的温度分布，常得不到可信的结果。但根据其他地球物理现象的考虑，地球内部某些特定深度的温度是可以估计的。结果如下：①在100千米的深度 ，温度接近该处岩石的熔点，约为1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，岩石发生相变 ，温度各约在1500℃和1900℃ ；③ 在核幔边界，温度在铁的熔点之上，但在地幔物质的熔点之下，约为3700℃；④在外核与内核边界 ，深度为5100千米 ，温度约为4300℃，地球中心的温度，估计与此相差不多。

内部结构

地球的分层结构基本上是按地震波（ P和S ）的传播速度划分的。地球上层有显著的横向不均匀性：大陆地壳和海洋地壳的厚度大不相同，海水只覆盖着2／3的地面。

地震时，震源辐射出两种地震波，纵波P和横波S。它们各以不同的速度向四围传播经过不同的时间到达地面上不同的地点。若在地面上记录到P和S的传播时间随震中距离的变化，就可以推算地下不同深度地震波的传播速度υp和υs。

地球内部的分层就是由地震波速度分布定义的，在海水之下，地球最上层叫做地壳，厚约几十千米。地壳以下直对地核，这部分统称为地幔。地幔内部又有许多层次。地壳与

地幔的边界是一个明显的间断面 ，称为M界面或莫霍界面 。界面以下约到会80千米的深度，速度变化不大，这部分叫做盖层。再往下，速度变化不大，这部分叫做盖层。再往下 ，速度明显降低 ，直到约220千米深度才又回升 。这部分叫低速带。以下直到2891千米深度叫做下地幔。核幔边界是一个极明显的间断面。进入地核 ，S波消失 ，所以地球外核是液体。到了51495千米的深度 ，S波又出现，便进入了地球内核。

由地球的速度和密度的分布可以计算出地球内部的两个d性常数、压力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的变化很小 ，只是过了核幔边界才向地心递减至零 。在核幔边界处的压力为136兆巴，在地心处为364兆巴。

内部物质组成

地震波的速度和密度分布对于地球内部的物质组成是一个限制条件 。地球核有约 90%是由铁镍合金组成的，但还含有约法三章10%的较轻物质；可能是硫或氧。关于地幔的矿物组成，现在还存在分歧意见。地壳中的岩石矿物是由地幔物质分异而成的。火山活动和地幔物质的喷发表明地幔的主要矿物是橄榄岩。地震波速度的数据表明在内400、500、和谐500千米的深度，波速的梯度很大 。这可解释为矿物相变的结果。在内400千米的深处 ，橄榄石相变为尖晶石的结构，而辉石则熔入石榴石 。在家500千米的深度，辉石也分解为尖晶石和超石英的结构 。在先650千米深度下，这些矿物都为钙钛矿和氧化物结构 。在下地幔最下的200千米中，物质密度有显著增加。这个区域有无铁元素的富集还是一个有争论的问题。

起源和演化

地球的起源和演化问题实际上也就是太阳系的起源和演化问题。早期的假说主要分两大派：以康德和拉普拉斯为代表的渐变派和以GLL布丰为代表的灾变派 。渐变派认为太阳系是由高温的旋转气体逐渐冷却而成的；灾变派主张太阳系是由此及彼2个或3个恒星发生碰撞或近距离吸引而产生的。早期的假说主要企图解释一些天文事实，如行星轨道的规律性，内行星和外行星的区别。太阳系中角动量的分布等。在全面解释上述观测事实时，两派都遇到不可克服的因难。

从20世纪40年代中期起，人们逐渐倾向于太阳系起源于低温的固体尘埃的观点。较早的倡议者有魏茨泽克、施米特和尤里。他们认为行星不是由高温气体凝固而成，而是由温度不高的固体尘物质积聚而成的。

地球形成时基本上是各种石质物体和尘、气的混合物积聚而成的。初始地球的平均温度估计不超过去时1000℃。由于长寿命放射性无素的衰变和引力势能的释放，地球的温度逐渐升高。当温度超过铁的熔点时，原始地球中的铁元素就化成液态，由于密度大就流向地球的中心部分，从而形成了地核。地球内部温度继续升高，使地幔局部熔化，引起了化学分异，促进了地壳形成。

海洋和大气都不是地球形成时就有的，而是次生的。因为原始地球不可能保持大气和水 。海洋是地球内部增温和分异的结果。原始大气是从地球内部放出的，是还原性的。直到绿色植物出现后，大气中才逐渐积累了自由氧，在漫长的地质年代中逐渐形成现在的大气（见地球起源）。

地球的年龄

如果定义为原始地球形成后到现在的时间，则由岩石和矿物所含的放射性同位素可以测定。但是这样做时，仍免不了对地球的初始状态做一些假定，根据岩石矿物中和陨石中铅同位素的精密分析，现在一般都接受的地球年龄约为46亿年。

地震分为天然地震和人工地震。前者顾名思义，不用多说；后者是使用炸药或者人工震源，为了勘探地下地质结构，人工激发的地震波。
地震波在介质中的传播满足波动方程，质点的位移，速度，压力以及位函数都满足波动方程，所以质点的这些属性原则上都可以是地震波的原始记录数据。但是据我所知，目前地震波的原始记录数据一般记录的都是质点的速度或者压力。前者用速度检波器测量，后者用压力检波器测量。
震级，深度，时间和地点都是通过记录到的地震波的振幅和旅行时间来计算的。
2楼请不要阴谋论，地震是不可预测的。所谓预测，需要对模型有充分的了解，需要有足够的观测数据。为什么天气能预测，就是因为我们有大量的天气资料，能够全方位地观察云层等等。但是我们记录到地震数据的总量是很少的，震后也只能在地面观测，所以我们对地质模型的了解是非常少的，这是地震在很长一段时间内都将无法预测的主要原因。

那看你要什么数据咯一般来说滞回曲线最直观反映的是试件受力和产生位移的关系，这样的曲线中可以看到在某个力作用下产生的位移有多少。
一般来说曲线能简化为好几个直段，第一个直段跟第二个直段的交点就是d性段跟塑性段的交点，也就是d性段结束，塑性段开始的时刻，从这个点可以看出d性模量、d性极限等数据；以此类推，在塑性段的结束点也可以得出类似的关于塑性性能的数据。
而由于位移跟受力的乘积是能量，所以滞回曲线所围成的面积就是所消耗的能量。
再深入一点看，反复实验一般直到构件破坏结束（这要看实验描述），从这样的实验里面还可以得出试件的疲劳数据，得出抗疲劳性能等等数据。

地震是地球内部缓慢积累的能量突然释放引起的地球表层的振动。当地球内部在运动中积累的能量对地壳产生的巨大压力超过岩层所能承受的限度时，岩层便会突然发生断裂或错位，使积累的能量急剧地释放出来，并以地震波的形式向四面八方传播，就形成了地震。一次强烈地震过后往往伴随着一系列较小的余震。
地震分为天然地震和人工地震两大类。天然地震主要是构造地震，它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式传播出去，在地面引起的房摇地动。构造地震约占地震总数的90%以上。其次是由火山喷发引起的地震，称为火山地震，约占地震总数的7%。此外，某些特殊情况下也会产生地震，如岩洞崩塌（陷落地震）、大陨石冲击地面（陨石冲击地震）等。
人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。（
1地球内部结构如何
答：地球内部可分为地壳、地幔、地核三个圈层。
2什么是地震
答：地球内部缓慢积累的能量突然释放或人为因素引起的地球表面的振动叫地震。
3什么是震源
答：地球内部发生地震的地方。
4什么叫震中？什么叫震中距？
答：震源在地面上的投影点称为震中。震中到地面上任何一点的距离称为震中距。
5什么是震源深度？何为浅源地震、深源地震、中源地震？
答：从震中到震源的垂直距离叫震源深度。
浅源地震震源深度在70公里以内，深源地震震源深度超过300公里，震源深度在70-300公里的为中源地震。
6世界上震源深度最深的地震有多深？那些地方深源地震多？
答：1934年6月9日的印尼苏拉西岛东的地震，震源深度达720公里
深源地震在环太平洋深海沟地区最多，我国东北部有深源地震、台湾以东海域有中深源地震活动。
7根据成因可将地震分为几种？
天然地震和人工地震。
天然地震包括构造地震、火山地震、塌陷地震三类。人工地震有地下核爆炸引起的振动，水库蓄水引起的地震等。
8何为构造地震？有何特点？
构造地震是由地球内部构造运动导致岩层断裂而引起的天然地震，与地质构造体系关系密切，多分布于地下5-30公里的地壳内。其特点是地震持续时间长，影响范围广，破坏力强，并且有重复性。构造地震占全球地震的90%以上。
9何谓火山地震？
由于火山爆发而引起的天然地震，火山地震的持续时间短，影响范围小，震源深度不超过10公里。
10何谓陷落地震？
天然原因形成的地下岩洞顶盖支撑不住岩层的重压崩塌形成的地震。
11何谓地方震、近震、远震？
震中距在100公里以内，为地方震，震中距在100公里-1000公里为近震，震中距在1000公里以上的为远震。
12震级为尺度，何谓有感地震、破坏性地震、大地震、微震？
震级小于3级的称微震，震级在3级以上的称有感地震，震级在5级以上的称破坏性地震，震级超过7级的称大地震。
13什么是震级？
震级是表示地震本身大小的等级，它与震源释放能量多少有关，能量越大，震级越大，一次地震只有一个震级。震级相差一级，能量相差33倍。
14何谓地震烈度？影响地震烈度的因素有那些？
地震对某一地区的影响和破坏程度称烈度。一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距不同烈度就不一样，影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与地址构造，地面建筑物抗震性能等因素有关。
15中国地震烈度表表述的各烈度的判别标准是什么？
16何谓地震波？
地震波是地震发生时产生于地球内部的d性波，是地震释放能量的方式。
17地震波的种类？有何特点？
地震波有体波和面波，体波有分为纵波和横波
横波的振动方向与波前进方向垂直，在地面上表现为左右摇晃，纵波振动方向与传播方向一致，在地面上反映了上下跳动（颠、簸）的振动。二者相比，纵波传播的速度比横波快，所以，一般地震发生后感觉到上下跳动，其次才是左右摇晃。另外，横波振幅比纵波大，破坏力大。横波的水平晃动力是造成建筑物破坏的主要原因。
18震级和烈度的含义有何不同？
震级反映地震本身的大小，只跟地震释放的能力多少有关，而烈度反映是地面受到的影响和破坏的程度。一次地震只有一个震级，而烈度则各处不同，烈度不仅同震级有关，同时还跟震源深度、震中距的远近以及地震波通过介质条件等多种因素有关。
19一年中地球上发生多少次地震，破坏性地震有多少？
全球每年有五百多万次，其中破坏性地震一千多次，七级以上的大地震十几次。
20世界那些地方地震多？
世界地震主要集中在以下两个带：
(1)环太平洋地震带：包括南北美洲太平洋沿岸和阿留申群岛、堪察加半岛，经千岛群岛、日本列岛南下经我国台湾再到菲律宾转向东南，达新西兰。
(2)喜马拉雅---地中海地震带：从印度尼西亚西部经缅甸至我国横断山脉，喜马拉雅山脉，越过帕米尔高原，经中亚细亚到达地中海及其沿岸。
21地震带发源于多深的地方？
世界上大多数地震的震源多分布在地下5---30公里这一带。
22世界上最大的地震是那一次？
目前记录到最大的地震还没有超过89级地震,，1960年5月22日南美智利发生的89级地震，1906年1月31日南美厄瓜多尔----哥仑比亚边界附近近海中和1933年3月2日日本三陆东边海中也曾发生89级地震。
23我国发生过多少次8级以上的大地震，试举三例
我国是一个多地震的国家，据现有资料统计发生8级以上地震17次，1679年9月发生在河北省三河的8级地震；1920年12月发生在海源的85级大地震;1927年5月发生在甘肃省古浪的8级地震;1950年8月发生在西藏察隅的85级地震，1972年1月发生在台湾东边海中的8级地震。
24我省发生过几次7级以上的地震，举出四例
共发生过5次。1679年发生在三河的8级地震；1830年发生在磁县的75级地震;1966年发生在邢台的72级地震;1976年发生在唐山的78级地震;1976年发生在滦县的71级地震
25我国有哪些主要的地震带
我国东部的主要地震带有郯城-庐江地震带,河北平原地震带,汾渭地震带,燕山---渤海地震带,东南沿海地震带等;西部有北天山地震带,南天山地震带、祁连山地震带、昆仑山地震带和喜马拉雅山地震带；中部为南北地震带，贯穿中国；另外还有台湾地震带，它是西太平洋地震带的一部分。
26华北地区有哪些地震带？
地震带是地震发生较多的又较强烈的地带，华北地区的地震带有河北平原地震带、汾渭地震带、燕山---渤海地震带、庐江地震带。根据地质力学的观点，我国大致可分为20个地震带。
1台湾带；2闽粤沿海带；3东北深震带；4营口-郯城-庐江带；5河北平原带；6海原-松潘-雅安带；7山西带；8渭河平原带；9银川带；10兰州-天水带；11河西走廊带；12马边-巧家-通海带；13冕宁-西昌-鱼鮓带；14腾冲-澜沧带；15哀牢山带；16炉霍-乾宁带；17花石峡带；18拉萨-察隅带；19西藏西部带；20天山带。
27世界上第一台地震仪是谁发明的？简述地震仪的发展概况？
世界上第一台地震仪是在公元前132年，我国科学家张衡发明的，叫做侯风地动仪。
近代的地震仪在18世纪90年代才制作成，其原理与侯风地动仪基本相似，地震仪发展很快，种类繁多，现有长、短周期等各种类型，并已实现了无线遥测、磁带记录、数字化等。灵敏度从放大几倍到千倍、万倍、十万倍乃至百万倍不等，周期范围从005秒到100秒
28什么是地震预报？分几种？
地震预报是对未来破坏性地震发生的时间、地点和震级及地震影响的预测，预报分长期预报、中期预报、短期预报和临震预报。
29地震长期预报的内容是什么？
地震长期预报是指几年到几十年或更长时间内的地震危险性及其影响的预测。包括全国或区域性的地震区划；建设规划及工程场地的地震烈度，地震地面运动参数、地震小区划和震害预测；全国或区域性的地震活动趋势大预测。
30什么是地震中期、短期和临震预报？
地震中期预报是指几个月到几年内将要发生破坏性地震的时间、地点和震级的预报；
地震短期预报是指几天到几个月内将发生破坏性地震的时间、地点和震级的预报；
临震预报是指几天之内将要发生破坏性地震的预报或警报；

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利用机械波传输特性确定地震的震中和深度步骤如下：
1、利用地震台网络观测地震波的到时，并测量不同地震台之间的距离。
2、根据到时和距离数据，计算地震波从震源到达各地震台的时间差，并绘制出震相到时差曲线图。
3、根据地震波的传播速度和路径，结合震相到时差曲线图，利用三角定位原理计算地震震源的位置。
4、利用地震波的传播速度和震源到地震台的距离，计算地震波从震源到达地球表面的时间，再结合地震波的传播路径和地球结构模型，推算出地震发生的深度。

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