地震力学分析.pdf

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1、 地震力学分析地震力学分析地震力学分析地震力学分析 地震的定义地震的定义地震的定义地震的定义：地球运动的过程中地球运动的过程中地球运动的过程中地球运动的过程中，地壳的不同部位受到挤压地壳的不同部位受到挤压地壳的不同部位受到挤压地壳的不同部位受到挤压、拉拉拉拉伸伸伸伸、旋扭等力的作用旋扭等力的作用旋扭等力的作用旋扭等力的作用，在那些比较脆弱的部位在那些比较脆弱的部位在那些比较脆弱的部位在那些比较脆弱的部位，岩层就容易破裂岩层就容易破裂岩层就容易破裂岩层就容易破裂，引引引引起断裂起断裂起断裂起断裂、错位等变动错位等变动错位等变动错位等变动，于是就发生地震于是就发生地震于是就发生地震于是就发生地震，

2、这类地震叫构造地震这类地震叫构造地震这类地震叫构造地震这类地震叫构造地震。全球全球全球全球每年发生地震约每年发生地震约每年发生地震约每年发生地震约 500 万次万次万次万次，其中约其中约其中约其中约 5 万次人们可感觉到万次人们可感觉到万次人们可感觉到万次人们可感觉到，可能造成破可能造成破可能造成破可能造成破坏的约有坏的约有坏的约有坏的约有 1000 次次次次，7 级以上的大地震级以上的大地震级以上的大地震级以上的大地震，平均每年十几次平均每年十几次平均每年十几次平均每年十几次，地球上地球上地球上地球上 90%以上的地震是构造地震以上的地震是构造地震以上的地震是构造地震以上的地震是构造地震 目

3、前对地震的分析只从地球内部寻找原因目前对地震的分析只从地球内部寻找原因目前对地震的分析只从地球内部寻找原因目前对地震的分析只从地球内部寻找原因，这样只能知道地震产这样只能知道地震产这样只能知道地震产这样只能知道地震产生的部分原因生的部分原因生的部分原因生的部分原因，要全面了解地震产生的原因要全面了解地震产生的原因要全面了解地震产生的原因要全面了解地震产生的原因，应当从太空的角度全面应当从太空的角度全面应当从太空的角度全面应当从太空的角度全面分析分析分析分析，先分析地先分析地先分析地先分析地球受到什么力的影响球受到什么力的影响球受到什么力的影响球受到什么力的影响，地球由于公转和自转地球由于公转和

4、自转地球由于公转和自转地球由于公转和自转，地球受地球受地球受地球受到不同力的影响到不同力的影响到不同力的影响到不同力的影响：首先是地球自身的引力首先是地球自身的引力首先是地球自身的引力首先是地球自身的引力（用用用用 Fy 表示表示表示表示），），），），这种力在这种力在这种力在这种力在地球处处相等地球处处相等地球处处相等地球处处相等，力场分布呈球体力场分布呈球体力场分布呈球体力场分布呈球体；太阳和月球对地球的万有引力太阳和月球对地球的万有引力太阳和月球对地球的万有引力太阳和月球对地球的万有引力（分分分分别用别用别用别用 Ftw 和和和和 Fyw 表示表示表示表示）、）、）、）、地球公转运动产生

5、的惯性离心力地球公转运动产生的惯性离心力地球公转运动产生的惯性离心力地球公转运动产生的惯性离心力（用用用用 Fg 表表表表示示示示），），），），万有引力和惯性离心力大小相等万有引力和惯性离心力大小相等万有引力和惯性离心力大小相等万有引力和惯性离心力大小相等，方向相反方向相反方向相反方向相反，力场分布呈橄榄力场分布呈橄榄力场分布呈橄榄力场分布呈橄榄型型型型；地球内部高温高压产生的膨胀力地球内部高温高压产生的膨胀力地球内部高温高压产生的膨胀力地球内部高温高压产生的膨胀力（简称膨胀力简称膨胀力简称膨胀力简称膨胀力，用用用用 Fp 表示表示表示表示），），），），这种力在地球处处相等这种力在地球处处

6、相等这种力在地球处处相等这种力在地球处处相等，力场分布呈球体力场分布呈球体力场分布呈球体力场分布呈球体，地球自转产生的离心力地球自转产生的离心力地球自转产生的离心力地球自转产生的离心力（用用用用Fz 表示表示表示表示），），），），这种力在赤道最大这种力在赤道最大这种力在赤道最大这种力在赤道最大，维度越高越小维度越高越小维度越高越小维度越高越小，两级为零两级为零两级为零两级为零，其它行星其它行星其它行星其它行星的引力的引力的引力的引力。但地球受到最大的力的影响是自身但地球受到最大的力的影响是自身但地球受到最大的力的影响是自身但地球受到最大的力的影响是自身的引力的引力的引力的引力、膨胀力膨胀力膨

7、胀力膨胀力、惯性离惯性离惯性离惯性离心 力心 力心 力心 力，太 阳 和 月 球 的 万 有 引 力太 阳 和 月 球 的 万 有 引 力太 阳 和 月 球 的 万 有 引 力太 阳 和 月 球 的 万 有 引 力。图图图图1，图图图图2，图图图图3.地球受到惯性离心力和膨胀力地球受到惯性离心力和膨胀力地球受到惯性离心力和膨胀力地球受到惯性离心力和膨胀力、以及太阳与月球万有引力的作以及太阳与月球万有引力的作以及太阳与月球万有引力的作以及太阳与月球万有引力的作用用用用，几种力作用的结果使得地球时时刻刻受到了拉伸和压缩几种力作用的结果使得地球时时刻刻受到了拉伸和压缩几种力作用的结果使得地球时时刻刻

8、受到了拉伸和压缩几种力作用的结果使得地球时时刻刻受到了拉伸和压缩，由于地由于地由于地由于地球不完全是刚体结构球不完全是刚体结构球不完全是刚体结构球不完全是刚体结构，一部分地幔是塑性和液态一部分地幔是塑性和液态一部分地幔是塑性和液态一部分地幔是塑性和液态，一部分地核是液态一部分地核是液态一部分地核是液态一部分地核是液态，这样地球受到拉伸和压缩时必然会变形这样地球受到拉伸和压缩时必然会变形这样地球受到拉伸和压缩时必然会变形这样地球受到拉伸和压缩时必然会变形，地壳是岩石结构地壳是岩石结构地壳是岩石结构地壳是岩石结构，属脆性物属脆性物属脆性物属脆性物质质质质，地球变形时地壳必然会被破坏地球变形时地壳必

9、然会被破坏地球变形时地壳必然会被破坏地球变形时地壳必然会被破坏，由于地球不停的自转由于地球不停的自转由于地球不停的自转由于地球不停的自转，这样地球这样地球这样地球这样地球各方向受到的拉伸和压缩是变化的各方向受到的拉伸和压缩是变化的各方向受到的拉伸和压缩是变化的各方向受到的拉伸和压缩是变化的，地球的变形也是变化的地球的变形也是变化的地球的变形也是变化的地球的变形也是变化的，这样整这样整这样整这样整个地壳都被破坏个地壳都被破坏个地壳都被破坏个地壳都被破坏，变成了无数的板块变成了无数的板块变成了无数的板块变成了无数的板块，板块之间时而拉伸板块之间时而拉伸板块之间时而拉伸板块之间时而拉伸，时而压缩时而

10、压缩时而压缩时而压缩，这一过程地壳相这一过程地壳相这一过程地壳相这一过程地壳相当于受到了弹性力的作用当于受到了弹性力的作用当于受到了弹性力的作用当于受到了弹性力的作用，虽然太阳和月球的万有引虽然太阳和月球的万有引虽然太阳和月球的万有引虽然太阳和月球的万有引力一次作用不会造成板块之间产生移动和错位力一次作用不会造成板块之间产生移动和错位力一次作用不会造成板块之间产生移动和错位力一次作用不会造成板块之间产生移动和错位，引起地球发生地震引起地球发生地震引起地球发生地震引起地球发生地震，但是经过无数次弹性力的作用但是经过无数次弹性力的作用但是经过无数次弹性力的作用但是经过无数次弹性力的作用，在那些岩层

11、比较脆弱的部位在那些岩层比较脆弱的部位在那些岩层比较脆弱的部位在那些岩层比较脆弱的部位，岩层就岩层就岩层就岩层就会产生移动和错位会产生移动和错位会产生移动和错位会产生移动和错位，这样就发生地震这样就发生地震这样就发生地震这样就发生地震，岩层移动岩层移动岩层移动岩层移动、错位的变动比较大错位的变动比较大错位的变动比较大错位的变动比较大，发生地震的等级也较大发生地震的等级也较大发生地震的等级也较大发生地震的等级也较大，如果岩层移动错位不是一次完成如果岩层移动错位不是一次完成如果岩层移动错位不是一次完成如果岩层移动错位不是一次完成，而是几次而是几次而是几次而是几次完成完成完成完成，于是就产生余震于是

12、就产生余震于是就产生余震于是就产生余震，从以上分析可知从以上分析可知从以上分析可知从以上分析可知，地球惯性离心力和膨胀力地球惯性离心力和膨胀力地球惯性离心力和膨胀力地球惯性离心力和膨胀力、太阳和月球的万有引力是地球产生地震的根本原因太阳和月球的万有引力是地球产生地震的根本原因太阳和月球的万有引力是地球产生地震的根本原因太阳和月球的万有引力是地球产生地震的根本原因，地球自转是产生地球自转是产生地球自转是产生地球自转是产生地震的必要条件地震的必要条件地震的必要条件地震的必要条件。板块之间时而拉伸时而压缩板块之间时而拉伸时而压缩板块之间时而拉伸时而压缩板块之间时而拉伸时而压缩，到发生地震之前这一到发

13、生地震之前这一到发生地震之前这一到发生地震之前这一过程过程过程过程，板块之间处于弹性破坏阶段板块之间处于弹性破坏阶段板块之间处于弹性破坏阶段板块之间处于弹性破坏阶段，此时板块之此时板块之此时板块之此时板块之间依靠摩擦力维持平间依靠摩擦力维持平间依靠摩擦力维持平间依靠摩擦力维持平衡衡衡衡，一旦板块之间摩擦力下降一旦板块之间摩擦力下降一旦板块之间摩擦力下降一旦板块之间摩擦力下降，板块就会移动和错位板块就会移动和错位板块就会移动和错位板块就会移动和错位，发生地震发生地震发生地震发生地震。就就就就像一根钢轨像一根钢轨像一根钢轨像一根钢轨，生产出来时由于存在夹渣生产出来时由于存在夹渣生产出来时由于存在夹

14、渣生产出来时由于存在夹渣，存在微小的裂缝存在微小的裂缝存在微小的裂缝存在微小的裂缝，但可以使但可以使但可以使但可以使用用用用，在寿命期内列车反复的通行在寿命期内列车反复的通行在寿命期内列车反复的通行在寿命期内列车反复的通行，即弹性力的作用即弹性力的作用即弹性力的作用即弹性力的作用，裂缝就会扩张裂缝就会扩张裂缝就会扩张裂缝就会扩张，当裂缝扩张到一定程度当裂缝扩张到一定程度当裂缝扩张到一定程度当裂缝扩张到一定程度，超过使用寿命期超过使用寿命期超过使用寿命期超过使用寿命期，如果继续使用如果继续使用如果继续使用如果继续使用，钢轨就会钢轨就会钢轨就会钢轨就会随时断裂随时断裂随时断裂随时断裂，弹性破坏造成

15、钢轨在何时断裂很难精确预测弹性破坏造成钢轨在何时断裂很难精确预测弹性破坏造成钢轨在何时断裂很难精确预测弹性破坏造成钢轨在何时断裂很难精确预测，同样道理同样道理同样道理同样道理，弹性破坏造成地球何时何地发生地震也是很难精确预测的弹性破坏造成地球何时何地发生地震也是很难精确预测的弹性破坏造成地球何时何地发生地震也是很难精确预测的弹性破坏造成地球何时何地发生地震也是很难精确预测的。地球板块地球板块地球板块地球板块之间处于弹性破坏阶段之间处于弹性破坏阶段之间处于弹性破坏阶段之间处于弹性破坏阶段，板块之间时而拉伸时而压缩板块之间时而拉伸时而压缩板块之间时而拉伸时而压缩板块之间时而拉伸时而压缩，这样岩层并

16、不这样岩层并不这样岩层并不这样岩层并不存在积蓄能量存在积蓄能量存在积蓄能量存在积蓄能量，发生地震也就不是释放岩层积蓄的能量发生地震也就不是释放岩层积蓄的能量发生地震也就不是释放岩层积蓄的能量发生地震也就不是释放岩层积蓄的能量。根据万有引力公式根据万有引力公式根据万有引力公式根据万有引力公式：F=GM1M2/rrrrrrrr，引力的大小与两物体的质量引力的大小与两物体的质量引力的大小与两物体的质量引力的大小与两物体的质量的乘积成正比的乘积成正比的乘积成正比的乘积成正比，与它们距离的平方成反比与它们距离的平方成反比与它们距离的平方成反比与它们距离的平方成反比，由于地球是球体结构由于地球是球体结构由

17、于地球是球体结构由于地球是球体结构，这这这这样地球各处受到太阳和月球的万有引力的影响是不同的样地球各处受到太阳和月球的万有引力的影响是不同的样地球各处受到太阳和月球的万有引力的影响是不同的样地球各处受到太阳和月球的万有引力的影响是不同的，当地球太阳当地球太阳当地球太阳当地球太阳和月球处在同一根连线时和月球处在同一根连线时和月球处在同一根连线时和月球处在同一根连线时（这根连线经过球体的中心这根连线经过球体的中心这根连线经过球体的中心这根连线经过球体的中心，简称中心连简称中心连简称中心连简称中心连线线线线），），），），用一切面平行中心连线把地球切成短边相等的长方体用一切面平行中心连线把地球切成短

18、边相等的长方体用一切面平行中心连线把地球切成短边相等的长方体用一切面平行中心连线把地球切成短边相等的长方体 a a a aa a a ad d d d，此时体积最大的长方体位于中心连线此时体积最大的长方体位于中心连线此时体积最大的长方体位于中心连线此时体积最大的长方体位于中心连线，体积体积体积体积a a a aa a a aD D D D，离中心连线离中心连线离中心连线离中心连线越远越远越远越远，体积越小体积越小体积越小体积越小，到球体的边缘到球体的边缘到球体的边缘到球体的边缘，体积趋向于零体积趋向于零体积趋向于零体积趋向于零，图图图图 4，说明地球受到最大万有引力的地方就是中心连线经过地球的

19、地方说明地球受到最大万有引力的地方就是中心连线经过地球的地方说明地球受到最大万有引力的地方就是中心连线经过地球的地方说明地球受到最大万有引力的地方就是中心连线经过地球的地方，即即即即太阳直射点的地方太阳直射点的地方太阳直射点的地方太阳直射点的地方，离中心连线越远离中心连线越远离中心连线越远离中心连线越远，万有引力越小万有引力越小万有引力越小万有引力越小，到球体到球体到球体到球体的边缘的边缘的边缘的边缘，万有引力趋向于零万有引力趋向于零万有引力趋向于零万有引力趋向于零，同样道理同样道理同样道理同样道理，惯性离心力的变化与万有引力的变化惯性离心力的变化与万有引力的变化惯性离心力的变化与万有引力的变

20、化惯性离心力的变化与万有引力的变化是一致的是一致的是一致的是一致的，方向相反方向相反方向相反方向相反，这样整个地球的力场成橄榄型分布这样整个地球的力场成橄榄型分布这样整个地球的力场成橄榄型分布这样整个地球的力场成橄榄型分布。地球自转地球自转地球自转地球自转时时时时，地球某一区域地壳从地球某一区域地壳从地球某一区域地壳从地球某一区域地壳从 A 点向点向点向点向 B 点运动点运动点运动点运动，受到的万有引力逐渐增受到的万有引力逐渐增受到的万有引力逐渐增受到的万有引力逐渐增加加加加，地壳处于拉伸阶段地壳处于拉伸阶段地壳处于拉伸阶段地壳处于拉伸阶段，到达到达到达到达 B 点点点点，万有引力达到最大值万

21、有引力达到最大值万有引力达到最大值万有引力达到最大值，地壳受地壳受地壳受地壳受到的拉伸也达到最大值到的拉伸也达到最大值到的拉伸也达到最大值到的拉伸也达到最大值；地壳由地壳由地壳由地壳由 B 点向点向点向点向 C 点运动点运动点运动点运动，受到的万有引力受到的万有引力受到的万有引力受到的万有引力逐渐减少逐渐减少逐渐减少逐渐减少，地壳处于压缩阶段地壳处于压缩阶段地壳处于压缩阶段地壳处于压缩阶段，到达到达到达到达 C 点点点点，万有引力趋向与零万有引力趋向与零万有引力趋向与零万有引力趋向与零，地地地地壳受到的压缩达到最大值壳受到的压缩达到最大值壳受到的压缩达到最大值壳受到的压缩达到最大值，这一过程地

22、壳相当于受到弹性力的作用这一过程地壳相当于受到弹性力的作用这一过程地壳相当于受到弹性力的作用这一过程地壳相当于受到弹性力的作用，图图图图 1，图图图图 2，但是地球是倾斜的自转但是地球是倾斜的自转但是地球是倾斜的自转但是地球是倾斜的自转，地球公转运动时地球公转运动时地球公转运动时地球公转运动时，地球位于太地球位于太地球位于太地球位于太阳直射点区域的地壳受到的万有引力阳直射点区域的地壳受到的万有引力阳直射点区域的地壳受到的万有引力阳直射点区域的地壳受到的万有引力最大最大最大最大，变形也最大变形也最大变形也最大变形也最大，板块之间拉板块之间拉板块之间拉板块之间拉 伸和压缩达到最大值伸和压缩达到最大

23、值伸和压缩达到最大值伸和压缩达到最大值，这些区域很容易发生大地震这些区域很容易发生大地震这些区域很容易发生大地震这些区域很容易发生大地震，维度越高维度越高维度越高维度越高，地壳地壳地壳地壳受到的万有引力越小受到的万有引力越小受到的万有引力越小受到的万有引力越小，变形也越小变形也越小变形也越小变形也越小，板块之间拉伸和压缩也越小板块之间拉伸和压缩也越小板块之间拉伸和压缩也越小板块之间拉伸和压缩也越小，发发发发生地震的等级就越小生地震的等级就越小生地震的等级就越小生地震的等级就越小，虽然地球两极地区的地壳同样受到万有引力的虽然地球两极地区的地壳同样受到万有引力的虽然地球两极地区的地壳同样受到万有引

24、力的虽然地球两极地区的地壳同样受到万有引力的影响影响影响影响，但受到的万有引力很小但受到的万有引力很小但受到的万有引力很小但受到的万有引力很小，而且该区域的地壳位于地球自转轴而且该区域的地壳位于地球自转轴而且该区域的地壳位于地球自转轴而且该区域的地壳位于地球自转轴，地壳始终没有发生位移变形地壳始终没有发生位移变形地壳始终没有发生位移变形地壳始终没有发生位移变形，板块之间没有发生拉伸和压缩板块之间没有发生拉伸和压缩板块之间没有发生拉伸和压缩板块之间没有发生拉伸和压缩，这样就这样就这样就这样就不会发生地震不会发生地震不会发生地震不会发生地震，以上分析说明地球两极地区是不会发生地震的以上分析说明地球

25、两极地区是不会发生地震的以上分析说明地球两极地区是不会发生地震的以上分析说明地球两极地区是不会发生地震的。印度印度印度印度尼西亚位于太平洋板块尼西亚位于太平洋板块尼西亚位于太平洋板块尼西亚位于太平洋板块、印度洋板块印度洋板块印度洋板块印度洋板块、亚欧板块三大板块的冲撞区域亚欧板块三大板块的冲撞区域亚欧板块三大板块的冲撞区域亚欧板块三大板块的冲撞区域，夹在环太平洋地震带和欧亚地震带之间夹在环太平洋地震带和欧亚地震带之间夹在环太平洋地震带和欧亚地震带之间夹在环太平洋地震带和欧亚地震带之间，属于海洋地壳属于海洋地壳属于海洋地壳属于海洋地壳，地壳薄地壳薄地壳薄地壳薄，位位位位于于于于赤道处于太阳直射点

26、区域赤道处于太阳直射点区域赤道处于太阳直射点区域赤道处于太阳直射点区域，受到的万有引力最大受到的万有引力最大受到的万有引力最大受到的万有引力最大，地壳在太阳和月地壳在太阳和月地壳在太阳和月地壳在太阳和月球万有引力的作用下发生的变形最大球万有引力的作用下发生的变形最大球万有引力的作用下发生的变形最大球万有引力的作用下发生的变形最大，板块之间拉伸和压缩达到最大板块之间拉伸和压缩达到最大板块之间拉伸和压缩达到最大板块之间拉伸和压缩达到最大值值值值，很容易发生大地震很容易发生大地震很容易发生大地震很容易发生大地震。以上只考虑三个星球在同一直线的情形以上只考虑三个星球在同一直线的情形以上只考虑三个星球在

27、同一直线的情形以上只考虑三个星球在同一直线的情形，但大部分时间三个星球但大部分时间三个星球但大部分时间三个星球但大部分时间三个星球不在同一直线不在同一直线不在同一直线不在同一直线，这样地壳的变形就变得非常复杂这样地壳的变形就变得非常复杂这样地壳的变形就变得非常复杂这样地壳的变形就变得非常复杂，但地壳始终受到弹但地壳始终受到弹但地壳始终受到弹但地壳始终受到弹性破坏性破坏性破坏性破坏，当月球处在农历初七时当月球处在农历初七时当月球处在农历初七时当月球处在农历初七时，月球和太阳的万有引力方向并不一月球和太阳的万有引力方向并不一月球和太阳的万有引力方向并不一月球和太阳的万有引力方向并不一致致致致，呈垂

28、直相交呈垂直相交呈垂直相交呈垂直相交，处在处在处在处在 C C C C区域的地壳会被区域的地壳会被区域的地壳会被区域的地壳会被月球和太阳的万有引力撕月球和太阳的万有引力撕月球和太阳的万有引力撕月球和太阳的万有引力撕裂裂裂裂，此时也很容易发生大地震此时也很容易发生大地震此时也很容易发生大地震此时也很容易发生大地震，图图图图 3。2011 年年年年 3 月月月月 11 日日日日 14 时时时时 46 分分分分，日本东北部发生日本东北部发生日本东北部发生日本东北部发生 9.0 级地震级地震级地震级地震，初七初七初七初七。2008 年年年年 5 月月月月 12 日日日日 14 时时时时 28，四四四四

29、川汶川川汶川川汶川川汶川、北川发生里氏北川发生里氏北川发生里氏北川发生里氏 8.0 级地震级地震级地震级地震，农历初八农历初八农历初八农历初八。1957 年年年年 3 月月月月 9 日日日日 14时时时时 22 分分分分，美国阿拉斯加州安德里亚岛及乌那克岛附近海域发生美国阿拉斯加州安德里亚岛及乌那克岛附近海域发生美国阿拉斯加州安德里亚岛及乌那克岛附近海域发生美国阿拉斯加州安德里亚岛及乌那克岛附近海域发生 9.1级地震级地震级地震级地震，农历初九农历初九农历初九农历初九。结论结论结论结论：太阳和月球的万有引力对地壳的弹性破坏是地球产生地震太阳和月球的万有引力对地壳的弹性破坏是地球产生地震太阳和月球的万有引力对地壳的弹性破坏是地球产生地震太阳和月球的万有引力对地壳的弹性破坏是地球产生地震的主要力学因素的主要力学因素的主要力学因素的主要力学因素。