第二章-地震波要点.ppt

自由振荡在研究地球内部结构问题上的应用 观测（地震图） 理论计算 比较 地球内部结构 地球内部结构 用面波研究地震震源 2004年12月26日，印尼西亚苏门答蜡岛附近 海域里氏7.9级强烈地震 自由振荡方法也被用于研究其它问题，例如：天体物理学问题，行星科学问题….. 第四节 地震波的波序 由于不同地震波类型的传播速度不同，它们到达时间也就不同，从而形成一组序列，它解释了地震时地面开始摇晃后我们经历的感觉。 一般到序：P波、S波、勒夫面波、瑞利面波、地震尾波 北京大学在山西的临时台站的地震记录的三分量及相关震相图 * * *正负坐标面 正应变 ，以伸长为正。 形变 ─ 形状的改变。以通过一点的沿坐标 正向微分线段的正应变 和切应 变 来表示。 切应变 , 以直角减小为正,用弧度表示。 2、弹性常量⑴杨氏模量(E) 在线应变(纯伸长或纯压缩)情况下,应力与应变满足 式中?L是纵向应力引起的长度变化,E为杨氏模量。 ⑵泊松比( ) 当样品受到纵向拉力,在纵向发生伸长的同时,在横向上也必然发生相应的缩短,反之,纵向压缩,必伴随横向的扩张。设样品的横截面线度为d,其变化量为?d,则横向线度的相对变化率?d/d与纵向长度的相对变化率?L/L之比为常数,此常数即为泊松比,即 式中 称为泊松比。实验表明,对于一切介质, 介于0到1/2之间,金属介于1/4到1/3之间。对于地球介质,常取1/4表示地幔的大部分,对于地球外核(液态)取为1/2。式中的负号表明?d与?L变化方向相反。 ⑶体变模量(K) 在地球介质中,最常见的是液体静压力,即各个方向都受到压力,且大小相等。体变模量则表示在这种情况下应力与应变的比值,即 式中K称为体变模量,?V是静压力引起的体积变化量。 ⑷切变模量(?) 在单纯发生剪切应力(力的方向与受力面平行)时,应力与应变的比值称为切变模量。切应变时不发生体积变化,仅发生形状变化。可以表示成 式中?是在切变情况下的偏转角度,?为切变模量,或叫刚性系数。 地震横波和纵波 在无界弹性介质中，存在两种基本类型的弹性波： 纵波（Longitudinal wave, or Compressional wave) --质点振动方向与振动（能量）传播方向一致 --传播速度为： (2) 横波（Transverse wave, or Shear wave) --质点振动方向与振动（能量）传播方向垂直 --传播速度为： 纵波速度比横波速度大（一般为： ） 因此，在地震记录上纵波总是首先到达。 所以，纵波也被称为P波（Primary wave） 横波也被称为S波（Secondary wave） 如果切变模量?＝0,则横波速度Vs=0。这说明在切变模量为零的介质(液体)中,横波不能通过。地球的外核由于没有横波通过,应当属于液态性质。 很多固体,特别是地表附近的岩石,它的泊松比接近于1/4。这时?=?,于是有 ,这种关系式称为泊松关系式,满足此关系式的介质称为泊松介质。 P波速度： S波速度： 其中：k为体积模量， μ为剪切模量， 介质的密度 。 表2.1.1-1 花岗岩和水的弹性模量及其中的弹性波波速 介质 体积模量k （达因/厘米2） 剪切模量μ （达因/厘米2） P波波速 （千米/秒） S波波速 （千米/秒） 花岗岩 27×1010 1.6×1010 5.5 3.0 水 2×1010 0 1.5 0 地球内部 随深度变化 速度怎么 变化的？ 第三节 地震波的类型 在无限、各向同性的均匀弹性介质中,仅有两种类型的弹性波传播,即纵波和横波。 但是在半无限、各向同性的均匀弹性介质或成层介质中,有可能出现一种弹性波,这种波的特点是：扰动的幅度随着离开界面距离的增加而迅速衰减,或者说,扰动只局限于界面附近。通常称这种波为面波。 由于地球具有边界和内部分层构造,地震波不仅有纵波和横波,还有面波和地球自由振荡。 1.体波 体波是指可以在地球内部三维空间中向任何方向传播的波，包括P波和S波。弹性波的传播,实际是介质中弹性形变的传播,任何复杂的弹性应变都可分解为两种基本应变