【正文】 固體地球物理學(xué)概論 第七章 地震震級(jí)的確定方法 (續(xù) ) M與 Ms的關(guān)系近似 為 M=+ 地震波所釋放出的能量為 Log10E=+ A parable scale: In the solid granite the explosion by using 25,000 t TNT dynamite —— 4 degree 250,000 t TNT dynamite —— 5 degree 3500,000 t TNT dynamite —— 6 degree A 6degree earthquake —— a power plant of the capability 1,000,000 kilo Watt provide the electric power in one year. 待續(xù) 。 計(jì)算過(guò)程的數(shù)學(xué)表達(dá)可表示為 : *0*0//SSSPPPVTTtVTTt????????? ? m in1 2110 ????Niipi TTN固體地球物理學(xué)概論 第七章 震源深度的確定方法 (3)震源深度的確定 ???????????????????????SPPSPSSSPPVVVVhHttVhHtVhHt222222)2()2()2(固體地球物理學(xué)概論 第七章 地震震級(jí)的確定方法 (4)地震震級(jí)的求法 衡量地震的震級(jí)，一般有兩種方法，一是利用體波的振幅和周期，二是利用面波的振幅，兩者計(jì)算結(jié)果有差異。 如 ③ 以 ?0為半徑畫(huà)圓 ,觀察交點(diǎn)后 , 對(duì)速度進(jìn)行修改 。 固體地球物理學(xué)概論 第七章 發(fā)震時(shí)刻的確定方法 天然地震參數(shù)的確定方法 (1)發(fā)震時(shí)刻的確定 ? ?? ?**0**0*0*0,11//SPPSPSPPPSSSSPPPVVTTTTVVTTTTVTTtVTTt?????????????????????????? + + + ++ ++ + + + + + + + + + + + TSTP TP T0 ? V *=? / t 固體地球物理學(xué)概論 第七章 震中位置的確定方法 (2)震中位置的確定 ① 給定初始速度 V0。 (5)地震震級(jí) :衡量地震釋放能量的級(jí)別 ,一般分 10級(jí) ,有不同的分級(jí)方法 。 (3)震中距 :觀測(cè)站距震中的地面最短距離 (?)。 固體地球物理學(xué)概論 第七章 地震震源機(jī)制 天然地震 地震震源機(jī)制 (1)彈性回跳理論 (2)震源部位形變性質(zhì) 塑性形變?nèi)? 破壞權(quán) 彈性形變?nèi)? 固體地球物理學(xué)概論 第七章 地震參數(shù) 天然地震參數(shù) (1)震源 :產(chǎn)生形變的源的部位 。由于各種振型的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，重力儀和垂向長(zhǎng)周期地震儀只能記錄沿徑向的振動(dòng)，即球型振蕩。因此，利用自由振蕩可以研究地球內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)。 Vf ??固體地球物理學(xué)概論 第七章 地球的自由振蕩 (續(xù)一 ) 固體地球物理學(xué)概論 第七章 地球的自由振蕩 (續(xù)二 ) 地球的自由振蕩可以看成是許多獨(dú)立的諧和運(yùn)動(dòng)，即 “ 振型 ” 的迭加。在 T型振蕩中，球面每一質(zhì)點(diǎn)只能在球面上作前后振動(dòng)，而在 S型振蕩中，不僅包含前后振動(dòng)，同時(shí)也包含徑向振動(dòng)。 按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有 如果地球發(fā)生自由振蕩，基波波長(zhǎng)應(yīng)該是地球直徑的兩倍。這樣長(zhǎng)周期的波動(dòng)是不大可能和彈性波的傳播有關(guān)的。 由于各分量的互相干涉 ， 在一定震中距的記錄中 ， 在某一時(shí)刻有干涉圓頻率為 ?的振動(dòng)出現(xiàn) 。 脈沖可以認(rèn)為是由無(wú)限多個(gè)具有不同周期的連續(xù)正弦波列所組成 ， 各個(gè)周期分量具有特定的振幅和相角 。 (dc/dk)為負(fù)時(shí)，稱(chēng)正頻散，群速度較相速度??； (dc/dk)為正時(shí)，稱(chēng)倒頻散，群速度較相速度大。頻散的波有兩種速度，即相速度 c與群速度 U，從地震圖中可以得到觀測(cè)的群速度或是相速度。 超過(guò)這個(gè)深度 ， 橢圓成為 “ 前進(jìn) ” 的 ， 而不是 “ 逆進(jìn) ” 的 。 由擾動(dòng)方程還可看出 ， 在 w值隨 z的增加而單調(diào)下降到零 。 由此 ， 可得擾動(dòng)方程 其中 a為常數(shù)。 顯然 ， 方程存在一個(gè)實(shí)根 。 1122111221)t a n (t a n??????????????nhkhk固體地球物理學(xué)概論 第七章 面波的波動(dòng)方程 (續(xù)三 ) 勒夫波具有的特點(diǎn) ① 勒夫波產(chǎn)生在層狀介質(zhì)表面 ， 且有 Vs1Vs2； ② 勒夫波是一種 SH型波 ， 其振動(dòng)方向與界面平行； ③ 其速度 c滿足 Vs1cVs2， 存在頻散現(xiàn)象 ； ④ 勒夫波具有多模式 ， 其中 ， 基模式能量占優(yōu)； ⑤ 基級(jí)模式波長(zhǎng) n階模式波長(zhǎng) nVVhhss 1002212 ????????固體地球物理學(xué)概論 第七章 面波的波動(dòng)方程 (續(xù)四 ) (2)瑞雷波頻散方程 由于 P波的入射 ， 會(huì)轉(zhuǎn)換為 P波和 SV波 ， 所以瑞雷波問(wèn)題要更復(fù)雜些。 利用邊界條件 dzdVdzdVVVzdzdVhzccEeVxkBxkAVzk221121122221121222221211211,00,1,1si nc o s2???????????????????????????????固體地球物理學(xué)概論 第七章 面波的波動(dòng)方程 (續(xù)二 ) 可求得 由于這是一個(gè)多解方程 ， 寫(xiě)成更一般的形式為 當(dāng) n=0時(shí) ， 稱(chēng)為基模式 ， n=1時(shí) ， 稱(chēng)為二階模式 ， …… 。 上層頂面 z=h， 上層介質(zhì)參數(shù)為 ? ? 和 V1， 下半空間參數(shù)為 ? ?2和 V2。 在無(wú)限半空間中 ， 解得形式為 其中 c為波速 ， 2?/k為波長(zhǎng) ， U， V， W為 z的函數(shù) 。 盡管目前面波的形成機(jī)制尚不清楚 ， 但一般認(rèn)為 ， 勒夫波是 SH波在層間的傳播的一種形式 ， 與 SH波不同的是存在頻散現(xiàn)象；而瑞雷波是由 P波與 SV波干涉的結(jié)果 。 不同周期的面波 ， 其滲透深度不同 ， 周期愈大 ， 其滲透深度愈大 。 一個(gè)擾動(dòng)在半無(wú)限的均勻介質(zhì)中 ， 不會(huì)產(chǎn)生勒夫波 ， 而可以產(chǎn)生瑞雷波 ， 但所產(chǎn)生的瑞雷波沒(méi)有頻散 。 勒夫波的振動(dòng)為水平橫向 (與傳播方向相垂直 )， 它與 SH波相似 。為了區(qū)分經(jīng)過(guò)不同路徑的地震波，在地震學(xué)中常用以下符號(hào)： P—— 縱波 S—— 橫波 K—— 在外核中的 P波 I—— 在內(nèi)核中的 P波 J—— 在內(nèi)核中的 S波 C—— 在核幔邊界上的反射 f—— 在內(nèi)外核邊界上的反射 用以上符號(hào)可以表示各種通過(guò)地核的地震波，如 PKIKP,PKJKP， PKP， SKP…… 以及在地球內(nèi)部各分界面上發(fā)生的反射波 PCP， PCS， PfP等。 如果震源 O位于地殼中 (即在莫氏面以上 )， 不難證明 ， 下式成立 這里 H為莫氏面的深度 ， R為地球的半徑 ， 若取 H= 40km， R=6271km，則有 712kmOS1424km， 故取 1000k皿作為遠(yuǎn)震和近震的界線 。 震中距小于 100km叫地方震 ， 在 100km至 1000km范圍內(nèi)叫近震 。 當(dāng) 時(shí) ， 無(wú)論速度隨深度增加還是減小 ， 射線曲率小于地 球曲率 ， 射線的另一端都能在地面出現(xiàn)；當(dāng) 時(shí) ， 且速度 隨深度減小 ， 射線曲率大于地球曲率 ， 射線的另一端不能在地面出 現(xiàn) ， 除非當(dāng)更深處出現(xiàn)速度隨深度增加的情況 。 iVdrdVdrdVVidVdrPrdrdVPdrdhPVirhsi nsi n1si n?????????????固體地球物理學(xué)概論 第七章 射線臨界條件 當(dāng)射線達(dá)到最低點(diǎn)時(shí) ， 有 i=90176。 dV/dr可以為正，也可以為負(fù)。s ins inViVi ?121221 s in)s in (39。其中能量分配系數(shù) —— 透射系數(shù)為 在不考慮能量分配的情況下，且折射波接收距較大時(shí)，擴(kuò)散函數(shù)為 其中 xc為折射波臨界距離。 ②反射波 能量分配與擴(kuò)散 若不考慮吸收因素，反射波的能量取決于反射波能量的分配和擴(kuò)散。 ??????hhdzzPVzPVxdzzPVzVt0 20 2)]([1)(2)]([1)(12x o h 固體地球物理學(xué)概論 第七章 連續(xù)介質(zhì)地震波射線曲率 根據(jù)曲率的定義， 射線曲率為 若速度隨深度呈線性變化，即 則有 射線曲率為常數(shù)，且射線是半徑為 1/Pa的圓弧。39。 固體地球物理學(xué)概論 第七章 單一水平界面地震波走時(shí) 水平層狀介質(zhì)中的地震波 (1)勻速層狀介質(zhì)中體波的走時(shí) ① 單個(gè)水平界面 在距離振動(dòng)源不同的地點(diǎn)設(shè)置觀測(cè)儀器 ， 接收某種地震波到達(dá)的時(shí)刻， 以距離 x為橫軸 ， 到達(dá)時(shí)刻 t為縱軸， 所得的曲線稱(chēng)為走時(shí)曲線 (或稱(chēng)時(shí)距曲線 )。 橫波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)可有兩個(gè)方向 ， 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與界面垂直的稱(chēng)為 SV波 ，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與界面平行的稱(chēng)為 SH波 。 縱波經(jīng)過(guò)界面時(shí)產(chǎn)生縱波反射與透射 ， 還可以轉(zhuǎn)換成橫被的反射與透射 。 因?yàn)榻缑鎯蛇吔橘|(zhì)的彈常數(shù)和密度都不相同 ， 所以彈性波的速度也不相同。 Snell定律是費(fèi)馬原理的延伸。在非均勻介質(zhì)中，當(dāng)射線到達(dá)速度的不連續(xù)界面時(shí)，其方向會(huì)發(fā)生偏折，在界面上出現(xiàn)反射波、折射波和轉(zhuǎn)換波。 費(fèi)馬原理指出：在連續(xù)介質(zhì)中 ， 擾動(dòng)沿著一條走時(shí)穩(wěn)定的路徑傳播 。 at one instant, they are periodic in space. Suppose the motion of the particles is along the yaxis, we have y= A sin[2? (x/? t/T)] where T is the period, A is the amplitude of particle vibration, and Λ is wave length, the distance at one instant between two crests or troughs, or betwe