《地震与地震灾害》期末节课考试答卷 自己写的(田)

2012年秋季学期《地震与地震灾害》期末考试题

问题一（15分）：

假如你是一名船长，正带领着船员在海上工作，这时有警告说有海啸将要袭击海岸，请问此时你该如何审时度势地将海啸风险减小到最低点？

答：海啸是由水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动造成的海面恶浪，并伴随巨响的自然现象。海啸是由海底震动产生的海水主要沿水平方向大规模运动只有遇到陆地阻挡的时候才会出现海浪，在深海当中由于没有陆地阻挡所以不会产生巨浪，也就没有了海啸。海啸不会在深海大洋上造成灾害，正在航行的船只甚至很难察觉这种波动。海啸发生时，越在外海越安全。一旦海啸进入大陆架，由于深度急剧变浅，波高骤增，可达20至30米，这种巨浪可带来毁灭性灾害。因此，我会以最快速度，将船只驶离滨浅海，驶向外海。

问题二（30分）：

板块构造学说揭示了海底扩张和板块的水平运动现象，并阐明了与板块边界相联系的岩浆活动。试论述板块边界的类型、全球主要板块的名称以及全球板块构造学说的地球物理学、地质学与地球化学方面的主要证据。答：有离散型板块边界、汇聚型板块边界和转换断层型板块边界。全球主要板块名称：太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极板。

全球板块构造学说的地球物理学证据：1.地球物理学家发现了地幔顶部普遍存在有地震低速层和高导层，预示着软流圈的存在，而软流圈存在的事实又改变了人们认为大陆不能漂移的错误观念，为板块构造学说的建立打下了基础。

2.在横穿洋脊方向所测得的磁力异常曲线相似，每一侧的正负异常都在另一侧同样的位置出现；同时发现在过去亿万年地球发展过程中，地球磁场南北极曾多次反向，现在的磁场叫正向，与现在磁场方向相反的叫逆

向。把所有横剖面上所测得的正负异常连接起来，即可看出在洋脊两侧具有一系列与之平行的磁异常条带，正向和逆向交替出现，以洋脊为中心对称排列。每一条磁条带宽度不超过数十千米，而长度却可达几千千米以上。

全球板块构造学说的地质学证据：

证据一：海岭是地壳扩张的产物，因为扩张，壳下岩浆才一次次地沿扩张裂缝喷发而出，形成了新的地壳，即地壳的增生带。在增生时新的岩浆挤老的岩浆，把老的挤向两侧。所以，离海岭中心轴越远，岩石就越老，反之，离中心轴越近，岩石就越新，很有规律性，也具对称性。这是板块构造最有力的证据之一。

证据二：深海沟是在大陆与大洋之间靠大洋一侧的地方。地球上水深超过6000米的海沟共24处，其中19处在太平洋中。全球最深的海沟是马里亚纳海沟，水深约ll034米。海沟的形成，是板块构造活动的杰作。即一个板块向下俯冲到另一板块之下时，一边下垂，一边上翘，这中间就形成了海沟。所以说海沟是板块构造俯冲带开始的地方，也是板块构造挤压活动的场所。在这里好像一个枢纽或传动带，一方面把海洋板块的岩石俯冲下去；另一方面也把大陆板块翘起来。

证据三：是岛弧。岛弧也位于海洋与大陆之间，常和海沟结伴而存在。海沟靠近大洋，岛弧靠近大陆。岛弧常成群结队产生，首尾相连，呈雁行排列，构成弧形，典型者要数太平洋西边的岛弧了。岛弧实际上也就是弧形山地，海拔多在千米以上。构成岛弧的岩石主要为中生代或新生代的基性到酸性系列的火山岩，尤以安山岩居多。所以岛弧也可以说是火山岩带的别称，其所以说它是板块构造的证据，就是岛弧中的火山岩是板块构造活动的产物。

证据四：是转换断层与错断带。所谓转换断层，是海底扩张时，海岭上各段的扩张速度的差异，在差异较大的地方就要错开，这错开之处，就是所谓的转换断层。它横切海岭，起调整扩张能量、维持平衡的作用，是

一种张性断层。如果密集存在，就成了错断带或破碎带了。其所以是板块构造的证据，就因为它是地壳扩张形成海岭时的一种相关产物。

证据五：是海底平顶山。平顶山是由长条状的许多弧山所构成。弧山之顶被海水所削平。山体多为基性火山岩所组成，其顶上也往往有珊瑚礁或薄薄的沉积物所覆盖。平顶山的岩石时代多为中生代或更新的岩石。其所以是平顶的，就是因为海底扩张和洋壳下降，使之沉没于海水之中的缘故。证据七：双变质。又称成对变质带。板块说认为，两个板块相撞，在俯冲一侧的上面和仰冲一侧的下面，或者说在海沟的靠陆一侧，由于海沟热流温度较低，带着冷岩石俯冲，再加上下冲的压力很大，常常形成以蓝闪石片岩为代表的蓝片岩带（其中杂有大量玄武岩和蛇纹质岩石），称为高压低温变质带。在仰冲板块的一侧（相当岛弧或大陆边缘的火山岩带），其下俯冲带因摩擦熔化消失，导致岩浆的形成、侵入或喷出，并常在侵入岩的接触带上形成低压高温变质带，也就是常见的接触变质带。双变质带被认为是板块聚合或板块俯冲带的典型标志。

证据六：地震活动地震的分布规律和成因机制，大体可概括为以下几点：（1）沿着大洋中脊、转换断层、俯冲带（贝尼奥夫带）、大陆裂谷、地缝合线分布。（2）世界上的中、深源地震，特别是深源地震，主要分布于俯冲带倾向大陆的一侧。（3）发生于大洋中脊、大陆裂谷的地震主要由拉张所产生；发生于转换断层带的地震主要由扭错所产生；发生于俯冲带、地缝合线的地震主要由挤压、逆掩所产生，但发生于海沟附近的地震有许多是因张裂形成。（4）板块内部地震较少。

全球板块构造学说的地球化学证据：

证据一：火山活动。火山主要分布在下述三个地带：一是沿着大洋中脊分布，如冰岛火山等。随着洋壳不断产生和扩散外移，活火山逐渐变为死火山，并密集成群对称排列于洋脊两侧。二是沿着大陆裂谷分布，如东非大裂谷北段曾有多期岩浆喷发活动，形成埃塞俄比亚熔岩高原；乞力马扎罗火山（5895m）、肯尼亚火山（5199m）等都是世界著名的火山。三是沿着板块俯冲带分布，如环太平洋火山带及古地中海火山带，它们

构成世界最主要的火山带。在环太平洋板块俯冲带，一侧是海沟，一侧是岛弧火山带，其分界线称为安山岩线，它的内侧为大洋型地壳，以少含K2O的拉斑玄武岩为主；它的外侧（即靠近大陆一侧），则过渡为大陆型地壳，以喷发大量安山岩（或侵入花岗闪长岩）、火山碎屑岩为主，或喷出含K2O较多的碱性玄武岩，构成有名的环太平洋火山圈。日本的富士山，菲律宾的皮纳图博火山，印度尼西亚的喀拉喀托火山和意大利的维苏威火山等都是这一带的知名火山。

证据二：蛇绿岩套。在地缝合线地带，常出现一套特有的岩石，称为蛇绿岩套，也叫奥菲里建造。人们很早就发现在一些剧烈的褶皱带，沿着深大断裂常分布有超基性岩带。一般都认为它是顺着切穿岩石圈的深断裂从地幔涌上来的岩浆物质所形成的岩石，但是，这些岩体的围岩一般没有接触带那样应具有的接触变质现象。本世纪60年代对它进行深入的研究表明，这种岩体的成分相当复杂，并且具有一定的层序，自下而上往往是超基性岩、基性深成岩（辉长岩）、枕状基性熔岩（玄武岩）、深海沉积岩（含放射虫硅质岩或大理岩等），同时其中超基性和基性岩多已变为含绿泥石、蛇纹石等绿色岩石，故名之为蛇绿岩套。通过近年的深海钻探，人们发现大陆壳上的蛇绿岩套和大洋壳的岩石剖面非常相似，所以认为蛇绿岩套是板块碰撞带被推挤上来的古海底（即大洋壳），并作为地缝合线的另一种重要标志。

问题三（15分）：

阐述地震学的主要研究内容及主要应用的方面、地震学应用基础研究领域的主要科学问题以及地震波理论研究的主要内容。

答：地震学是在研究天然地震的过程中形成的，主要是围绕天然地震的研究发展起来的，是研究地球振动和有关现象的一门学问。

主要研究内容：地震的宏观调查，测震学，地震观测和数据处理，地震活动性，地震危险性评价，地震波传播理论，地球内部构造，震源理论，地震成因，震源机制，震源物理，模型地震学和野外试验，地震预测和

预报。

主要应用：1 、预报自然灾害：火山喷发（结合其它手段，比较成功）；海啸（比较成功）；矿坑塌陷（不太成功）；天然地震（继续探索中）。2、探测地球内部的构造和运动：地震的观测和分析（地球的构造，板块运动）地震勘探、工程地质勘探（含环境地球物理问题）3、地面振动的测定：强震的地面效应（结合土力学、工程地质学和建筑学等研究防震、抗震），场地测振，军事侦察

地震学应用基础研究领域的主要科学问题：地震勘探，了解地球内部，监测全球地下核爆炸

地震波理论研究的主要内容：(1)地球介质的非弹性、非单相性和各向异性(2)地震波传播反演问题(3)非线性地震波的传播(4)天然地震预报

问题四（40分）：

我国是一个多地震的国家，也是世界上蒙受地震灾害最为严重的国家之一。在我国发生的地震既多又强，且大多数地震是发生在大陆的浅源地震，造成的灾害十分严重，所以防治地震灾害就显得特别重要。2008年5月12日，我国汶川发生了8级特大地震，给人民带来了巨大的精神和财产损失。据统计，这次地震共造成650多万间房屋倒塌和2300多万间房屋损坏，造成的直接和间接经济损失达1900亿。我国地处世界上两大地震带——环太平洋地震带和欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，是世界上地震频发的国家之一。我国大陆约占全球陆地面积的四分之一，但20世纪有三分之一的陆上破坏性地震发生在我国，死亡人数约60万，占全世界同期因地震死亡人数的一半左右。虽然这与我国人口密度大是分不开的，但也说明了我国地震发生的频率之高，强度之大。试论述如下问题：

（1）地震的成因；（2）地震的直接影响；（3）地震诱发的间接灾害；（4）试从道路、桥梁、公民建筑的抗震设计等方面阐述地震灾害的防治措施；（5）阐述地震次级灾害的防治措施。

（1）答：断层成因说：地下岩石受到长期的构造作用积累了应变能。当能量的积累超过一定限度是，地下岩层突然破裂，形成断层；或是沿已有的断层发生突然的滑动，释放能量，形成地震。多数大地

震发生在岩石圈板块边缘，主要原因是板块运动。

（2）岩浆冲击说：由于地下岩石导热性不均匀，部分融为岩浆，使体积膨胀，挤压围岩，产生地震。此假说在火山地区受重视。

（3）相变成因说：当地下的温度和压力达到一定临界值时，岩石所含矿物的结晶状态可能发生突然的变化，从而使岩石体积也发生变化，这样就可以发生地震。

(1)构造地震:由于地壳运动引起地壳岩层断裂错动而发生的地壳震动，称为构造地震。由于地球不停

地运动变化，从而内部产生巨大地应力作用在地壳上。在地应力长期缓慢的作用下，造成地壳的岩层发生弯曲变形，当地应力超过岩石本身能承受的强度时便会使岩层断裂错动，其巨大的能量突然释放，形成构造地震，地震学家通常用弹性回跳理论来描述这个现象。世界上绝大多数地震都属于构造地震。

(2)火山地震:由于火山活动时岩浆喷发冲击或热力作用而引起的地震，称为火山地震。火山地震一般

较小，数量约占地震总数的7%左右。地震和火山往往存在关联。火山爆发可能会激发地震，而发生在火山附近的地震也可能引起火山爆发。一般影响不大

(3)陷落地震:由于地下水溶解可溶性岩石，或由于地下采矿形成的巨大空洞，造成地层崩塌陷落而引

发的地震，称为陷落地震。这类地震约占地震总数的3%左右，震级也都比较小。

(4)诱发地震:在特定的地区因某种地壳外界因素诱发而引起的地震，称为诱发地震。这些外界因素可

以是地下核爆炸、陨石坠落、油井灌水等，其中最常见的是水库地震。水库蓄水后改变了地面的应力状态，且库水渗透到已有的断层中，起到润滑和腐蚀作用，促使断层产生新的滑动。但是，并不是所有的水库蓄水后都会发生水库地震，只有当库区存在活动断裂、岩性刚硬等条件，才有诱发的可能性。

（2）答：直接灾害主要是指机械性的地振动摇晃建筑物，造成建筑物开裂、倒塌，引发地震的构造应力

也会使自然地貌变形，地震断层、地裂缝等加重了破坏。

（3）答:易诱发海啸、滑坡、泥石流、塌陷、砂土液化、火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫等等。

（4）答：一.公路的防震措施.公路在地震中的破坏多缘于路基的损坏其防护应分为以下两个方面

1 .平原地区路基的防震措施。应尽量避免在地势低洼地带修筑路基在

软弱地基上修筑路基时要注意鉴别地基中可液化砂土、易触变黏士的埋藏范围与厚度并采取相应的加固措施加强路基排水避免路侧积水严格控制路堤压实特别是高路堤的分层压实注意新老路基的结合尽量采用粘性土做填筑路堤的材料避免使用低塑性的粉土或砂土加强桥头路堤的防护工程

2 .山岭地区路基的防震措施。沿河路线应尽量避开地震时可能发生

大规模崩塌、滑坡的地段尽量减少对山体自然平衡条件和自然植被的破坏严格控制挖方边坡高度并根据地震烈度适当放缓边坡坡度在山坡上宜尽可能避免或减少半填半挖路基如不可能则应采取适当加固措施在七度烈度区及以上挡土墙应根据设计烈度进行抗震强度和稳定性验算

二．桥梁的破坏主要出现在桥面、桥墩及桥面和桥墩连接处在设计和建造的过程中应该注意一下几点

1 .充分利用有利地段选定桥位。在可能发生河岸液化滑坡的软弱地

基上建桥时可适当增加桥长、合理布置桥孔避免将墩台布设在可能滑动的岸坡上和地形突变处

2 .当桥梁基础置于软弱黏性土层或严重不均匀土层上时应注意减轻

荷载、加大基底面积、减少基底偏心尽量采用桩基础

3 .尽量减轻桥梁的总重量尽量采用比较轻型的上部构造避免头重脚

轻

4 .加强上部构造的纵横向联结加强上部构造的整体性

5 .多孔长桥宜分节建造化长桥为短桥使各分节能互不依存地变形

6 .用砖、石圬工和水泥混凝土等脆性材料修建的建筑物抗拉、抗冲击能力弱接缝处是弱点易发生裂纹、位移、坍塌等病害应尽量少用并尽可能选用抗震性能好的钢材或钢筋混凝土

三．( 1 )把握建筑抗震设计的总原则即小震不坏中震可修大震不倒 按照强柱弱梁强剪弱弯的原则设计结构 ( 2 )设置多道抗震防线使结构

具有多重抵抗力前几道防线消耗地震能避免建筑主要结构承受地震

能保证其不受损( 3 )在建筑之间设置防震缝防止建筑连续侧塌引发的连琐反应缝的大小要合适太大和太小都会影响防震效果( 4 )提高结构

和构件的强度和延性。结构物的振动破坏来自地震引起的结构振动因此抗震设计要使从地基传入结构的振动能量最小并使结构物具有

适当的强度、刚度和延性 以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。房屋结构构件要联成整体同时要加强连接点的强度和韧性。( 5 )场地的

选择。要避开地震时可能发生地基失效的松软场地 选择坚硬场地。建房时要选择基岩或干燥密实的土层作为地基。不宜在人工填土层、

古河道、松散砂层、淤泥层及活动断层地段建房。对软弱的地基要采取措施严防不均匀下沉。( 6 )建筑体形均匀规整。无论是在平面或立面上结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度、延性等均匀、对称避免突然变化。房屋平面布置要简单、规则力求与主轴对称。

（5）答：一。震滑坡治理工程可分为减滑工程和抗滑工程两类。减滑工程目的在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态就是改变其自然条件而使滑坡运动停止或缓和抗滑工程则在于利用抗滑的工程建筑来支挡运动的全部或部分滑坡减轻或免于地震滑坡灾害。其主要措施为( 1 )震后及时排除地表水。因地表水的渗透可使滑坡激化应防止水的渗透。对边坡的坡项及坡面进行防渗处理。在透水性强的地段应对已发生的裂缝用黏土或水泥浆填充并用薄膜覆盖在透水性弱的地段对重要部位也应采取防渗处理。把滑坡区内的雨水汇集排除到滑坡区外。( 2 )震后及时排除地下水。按地下水埋藏深浅采用不同的方法。地下水从其他区域沿着含水层或其他通道大量流入滑坡区时应在滑坡区外设置地下水截水墙将流人滑坡区的地下水予以截断并排出地表。

( 3 )震后及时削方减重。在可能的情况下以及掌握滑坡的规模、滑坡面的分布及地震时可能滑动的情况后在重要地段(如交通要道、医院、生命线工程、重要建筑物等地段) 削去滑坡后部的土体前沿填土镇压。( 4 )在抗震救灾后期可考虑修建抗滑桩和挡墙。在滑坡前沿插入钢管或工字钢既有抗滑阻挡作用又有铆固增加预应力的作用。滑坡前沿挖开后建挡墙作为滑坡前沿反压填土的支挡工程以稳定单个滑

坡体同时对上部斜坡的滑动块体也起到稳定作用

二．泥石流防治有阻挡和疏导两个方法具体措施有( 1 )修建拦挡工程。如修筑拦砂坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等可以削弱地震引发的泥石流的能量。控制泥石流的固体物质削弱泥石流的流量减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋等危害。( 2 )修建排导工程。如修筑导流堤、急流槽、束流堤等可以改善地震引发的泥石流流势。其次还可以用生物工程治理即通过喷撒草种、移植草皮等增加植被覆盖对土地资源加以开发利用以减少水土流失削减地表径流和减少松散固体物质补给进而抑制滑坡的发生并促进生态环境的良性发展。生物治理方法功效持久成本低方法较简单容易广泛开展能较好地与经济开发相结合所以适合推广