地震原理之地震波传播速度
地球物理学中的地震波传播理论分析
地球物理学中的地震波传播理论分析地震是一种自然现象，是地球内部因各种原因而产生的震动。
它不仅对人类社会产生直接影响，还是研究地球内部结构和地球科学的基础。
地震波传播是研究地震的重要内容之一，地球物理学中已有较成熟的理论分析方法。
地震波类型根据振动方向、传播速度和产生地点不同，地震波可分成P波、S波、L波和R波。
P波：即纵波，是指振动方向与波传播方向一致的波动。
它具有压缩性和弹性，传播速度较快，可以通过任何物质传播。
S波：即横波，是指振动方向垂直于波传播方向的波动。
它只具有弹性，没有压缩性，传播速度比P波慢，只能通过固体介质传播。
L波：即面波，是指在地表或地壳上传播的波动。
它的传播速度介于P波和S波之间，既有弹性也有压缩性。
R波：即径向波，是指振动方向垂直于地心方向的波动，主要产生于深部地震。
地震波传播理论分析地震波传播的理论分析是地震学的重要内容之一。
在地球物理学中，传播理论可以通过针对特定问题和地质情况的模型计算，得到传播速度、方向和部分振动参数。
传播速度地震波的传播速度取决于介质的密度、弹性模量和泊松比。
在任意介质结构中，速度都随深度变化，到达地下水平面时发生反射和折射，这些过程也会改变波速。
传播方向地震波在地球内部的传播方向受到介质类型、脆-塑性变形和地球结构的影响。
在大型地震中，地震波的传播方向通常是为三维结构，这需要通过计算机模拟进行处理。
部分振动参数地震波的部分振动参数包括振幅、频率、波长和位移。
在地球科学研究中，这些参数对测量物理现象和分析数据具有重要意义。
进一步应用在地震学中，地震波传播理论分析不仅适用于地质结构探测和地震预测，还适用于天体物理学、大气物理学和宇宙学等领域。
例如，利用地震波理论和观测数据，可以研究地球内部的物理性质、地球的演化历史以及宇宙大爆炸等问题。
结语地震波传播理论分析是地球物理学的重要组成部分，可以为地球内部结构的研究和地震灾害的预警提供有力支持。
通过深入理解地震波的传播机制和物理特性，可以进一步拓展对地球和宇宙的认识。
地震勘探原理 第4章地震波速度
n
x2
vi hi
i1 (vm 2 vi 2 )1/ 2
时，可以把反射波的传播时间和炮检距以x2的幂级数展开
t 2 t02 i x2i i 1
这个级数是收敛的。Vm是n层中最大的层速，
n
t0 ti i 1
40
4.2.2 均方根速度VR
t2
t02
x2 vR 2
(
vQ vR
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
5
1 1
v v f vm
式中，V是岩石实际速度 ；Vf是孔隙流体中的速度；Vm 是岩石基质的速度；Φ是岩石的孔隙度。
23
4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系
在上述公式中速度还受孔隙流体压力的影响，流体压
力降低，流体压力这项的百分比影响就变小，当流体
压力接近大气压时，其影响变得最小。因此在实际条
件下，时间平均方程必须用一个压差调节系数C加以修
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4.1.5 地震波速度与埋藏深度的 关系
一般来说，随深度的增加地震波速度增 大。不同的地区，速度随深度变化的垂 直梯度可能相差很大。一般地说，在浅 处速度梯度较大；深度增加时，梯度减 小。
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4.1.5 地震波速度与埋藏深度的 关系
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4.1 影响地震波传播速度的因素 分析
4.1.1 速度与岩石弹性常数的关系 4.1.2 速度与岩性的关系 4.1.3 速度与岩石密度的关系 4.1.4 速度与地质年代和构造历史的关系 4.1.5 地震波速度与埋藏深度的关系 4.1.6 与孔隙度和流体性质的关系 4.1.7 与频率和温度压力的关系 4.1.8 沉积岩中速度分布的一般规律
关于地震波的传播速度
关于地震波的传播速度
1、纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。
2、横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。
地震波是由地震震源向四处传播的振动，指从震源产生向四周辐射的弹性波。
按传播方式可分为纵波（P波）、横波（S波）（纵波和横波均属于体波）和面波（L波）三种类型。
地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。
由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。
地震学的主要内容之一就是研究地震波所带来的信息。
地震波是一种机械运动的传布，产生于地球介质的弹性。
它的性质和声波很接近，因此又称地声波。
但普通的声波在流体中传播，而地震波是在地球介质中传播，所以要复杂得多，在计算上地震波和光波有些相似之处。
波动光学在短波的情况下可以过渡到几何光学，从而简化了计算；同样地，在一定条件下地震波的概念可以用地震射线来代替而形成了几何地震学。
不过光波只是横波，地震波却纵、横两部分都有，所以在具体的计算中，地震波要复杂得多。
地震波的传播速度及其影响因素的分析
§1.10 地震波的传播速度及其影响因素的分析一、速度与岩石本身的弹性常数有关ρμρμλ=+=S P V V 2 (6.1-11)σσ21)1(2--=S P V V 只与泊松比σ有关 有很多岩石的泊松比41=σ，这时3=S P V V说明：不要从公式表面看V 反比于21ρ，即ρ↗，V ↘。
实际上是ρ↗，V ↗，这是因为ρ↗，λ、μ也↗，且增大的速率比ρ快。
二、速度与岩性有关不同的岩石中波速不同，一般地，火成岩中的速度变化范围比沉积岩和变质岩中的小，火成岩中波速平均值比其它类型岩石中的速度高。
0 1 2 3 4 5 6 7 V(km/s) P37图6.1-37各类岩石速度分布规律P38 表6.1-2地震波在几种主要类型岩石中的速度变化范围P38 表6.1-3地震波在不同类型的沉积岩中的速度变化范围地表-地下 V=几百-几千m/s 三、速度与密度有关ρ↗，P V 和S V 都↗。
经验公式：4131.0p V =ρρ——完全充水饱和的体密度，单位用3/cm g 。
P V ——纵波的速度， 单位用m/s 。
沉积岩中ρ=2.3四、速度与构造历史和地质年代有关同样的深度，同样的岩性情况下，年龄↗，V ↗（原因是压力↗，V ↗）。
例如：挤压区V ↗，强褶皱区。
拉张区V ↘，隆起顶部。
五、速度与埋深有关岩性相同，地质年代相同的条件下，h ↗，V ↗(原因是h ↗,压力↗，V ↗)。
所以人们常用速度随深度连续增加去模拟实际介质，其中最简单的是线性介质。
六、速度与孔隙度有关 φ↗，V ↗。
1．时间平均方程（Wylie 公式）lm V V V φφ+-=)1(1 (6.1-105) φ——孔隙度 V ——岩石的速度m V ——岩石骨架的波速l V ——孔隙中流体的速度公式适用范围：①双相介质②流体压力=岩石压力比较适合于流体是水和盐水的情况 2．修正的时间平均方程lm V C V C V φφ+-=)1(1 (6.1-106) C ——常数公式适用范围：①双相介质②流体压力≠岩石压力岩石压力=流体压力的2倍时，C=0.85目前有许多介绍用地震资料提取孔隙度以及如何利用孔隙度的文献。
地震勘探中常用速度的概念和特点
地震勘探中常用速度的概念和特点地震勘探是一种通过分析地震波在地下传播的方式来获取地下结构信息的方法。
在地震勘探中，速度是一个重要的参数，它描述了地震波在地下传播的速度。
常用的速度包括纵波速度（P波速度）、横波速度（S波速度）和层速度。
纵波速度（P波速度）是地震波中传播速度最快的一种。
它是指地震波在介质中传播时，颗粒沿着波的传播方向做压缩和膨胀运动的速度。
纵波速度通常比横波速度大，因为介质对压缩力的响应比对剪切力的响应更快。
纵波速度可以用来计算地震波在地下的传播时间，从而确定地下结构的深度。
横波速度（S波速度）是地震波中传播速度较慢的一种。
它是指地震波在介质中传播时，颗粒沿着波的传播方向做剪切运动的速度。
横波速度通常比纵波速度小，因为介质对剪切力的响应比对压缩力的响应更慢。
横波速度可以用来计算地震波在地下的传播时间，从而确定地下结构的深度。
层速度是地震波在地下不同介质中传播的平均速度。
地下介质的速度通常是不均匀的，因为地下结构的密度和弹性模量会随深度变化。
为了更准确地描述地下结构，地震勘探中常用层速度来表示地下介质的速度。
层速度可以通过分析地震波在地下的传播时间和路径来计算得到。
在地震勘探中，速度的特点有以下几个方面：1. 方向性：地震波的传播速度通常与传播方向有关。
纵波速度通常比横波速度大，而且在同一介质中，纵波速度的方向性比横波速度更强。
这是因为介质对压缩力的响应比对剪切力的响应更快。
2. 受介质性质影响：速度的大小和方向受地下介质的性质影响。
不同类型的岩石和土壤具有不同的密度和弹性模量，从而导致不同的速度。
因此，在地震勘探中，需要对地下介质的性质进行准确的分析和判断，以获得准确的速度信息。
3. 变化性：地下介质的速度通常是不均匀的，因为地下结构的密度和弹性模量会随深度变化。
因此，在地震勘探中，需要通过分析地震波在地下的传播时间和路径来计算层速度，以更准确地描述地下结构。
总结起来，地震勘探中常用速度包括纵波速度、横波速度和层速度。
《地震勘探原理》地震波的速度
第四章地震波的速度
第1节地震波在岩层中的速度及与各种因素的关系
第2节几种速度的概念
第3节各种速度之间的关系
第4节平均速度的测定
第5节叠加速度谱的制作与解释
主讲教师：刘洋
第1节地震波在岩层中的速度及与
各种因素的关系
）速度比值（或泊松比）
112111212222−−=−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛r r V V V V S P S P
对数－对数坐标0.25
0.31V ρ=）
、温度、压力
）随着温度的升高，速度降低
）随着压力的升高，速度增加
第2节几种速度的概念。
需总时间之比是平均速度。
第3节各种速度之间的关系
第4节平均速度的测定
第5节叠加速度谱的制作与解释
道集动校正速度：
3500m/s 动校正速度：
4400m/s 动校正速度：4150m/s
CMP。
地震波传播速度
地震波传播速度
一、层中的传播速度
1、与岩石弹性常数的关系：
表1.3.1
v p/v s与б泊松比的关系
①对于岩土介质来说,越坚硬致密б越小,越
松软б越大,液体的泊松比最大б=0.5；多
数岩石б从0.2到0.3。
当б从0—0.5。
②横波速度比纵波速度低,横波分辩薄层比纵
波深；岩层富含水或油气时,纵波速度影响
大,横波无影响,可利用v p /v s 来判断岩土介质的含水性。
③ 面波速度v r 对瑞利方程分析可知p s R V V V <<,v r 和v s 较接近。
б=0.25和λ=μ时，
p p
s V V 3=, v r =0.9194v s =0.5308v p 分析可知б增加,v r 与vs 愈接近。
2、 与岩性关系
沉积岩：1500——6000米/秒 花岗岩：4500——6500米/秒 玄武岩：4500——8000米/秒 变质岩：3500——6500米/秒
3、 与密度关系
加德纳公式：41
31.0V ⨯=ρ
4、 与构造历史、地质年代关系
6
1
3)(102R Z V ∙⨯= 5、与孔隙率和含水性关系
r f V V V φφ-+=11 r f V c V c V φφ-+=11
v f 为波在孔隙流体中的速度。
v r 为波在岩石其质的速度。
φ为岩石的孔隙率 c 为压差调节系数。
地震波速度测定方法
地震波速度测定方法地震波速度的测定可是个超有趣又很重要的事儿呢！有一种方法是利用人工地震源。
就好比我们主动去敲一下地面，然后看地震波跑得多快。
科学家们会在一个地方弄出一个小爆炸之类的，这个小爆炸产生的地震波就会向四周传播啦。
在不同的距离上设置好多监测点，就像在赛道旁边设了好多小裁判一样。
这些监测点能精确地记录下地震波到达的时间。
然后根据距离和时间的关系，就能算出地震波的速度啦。
这就像我们知道一辆车从A点跑到B点的距离，又知道它跑这段路用的时间，那速度不就出来了嘛。
还有就是利用天然地震来测定。
地球有时候会自己“发脾气”，来一场地震。
这时候呢，全球各地的地震监测台站就开始工作啦。
这些台站分布在各个角落，就像地球的小耳朵一样竖着。
当天然地震的波传到这些台站的时候，它们就会记录下到达的时间。
因为不同地方的台站距离震源的距离不一样呀，通过对比这些数据，就可以计算出地震波在地球内部不同介质中的速度。
这就像是从不同的观众视角去看一场表演，然后通过大家看到的时间差来推断表演的速度之类的。
另外呢，在实验室里也能测定一些和地震波速度有关的东西哦。
科学家们会采集一些岩石样本，这些岩石样本就像是地球内部的小代表。
然后在实验室里用专门的设备给这些岩石样本施加压力，模拟地球内部的环境。
再向岩石里发送类似地震波的信号，看这个信号在岩石里传播的速度。
这就好比是把地球内部的一小部分拿到实验室里来做个小实验，看看在那种情况下地震波会怎么跑。
地震波速度的测定对我们了解地球内部结构可重要啦。
如果把地球比作一个大蛋糕，知道了地震波速度，就像是知道了蛋糕里面不同层的密度之类的信息。
这能让我们更好地预测地震，保护我们的家园呢。
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地震原理之地震波传播速度
“圆径八尺，形似酒樽，一龙发机，七首不动，”地动仪的机巧精妙令人流连忘返，古人智慧超群，其中细节仍不得而解。
那么，地震到底是怎样产生的呢？它又是为何有如此大的破坏力呢？
“地震”顾名思义是一种地表剧烈震动的现象，而地表为何会震动呢？地表震动的动力又从何而来？这些问题都值得令人探索。
首先，地震时地球内部介质局部产生急剧的破裂而产生地震波，从而在一定范围内引起地面震动的现象。
引起地球内部介质发生破裂的原因有很多，比如：地下深处岩石破裂，岩浆活动气体爆炸，水库蓄水，炸药爆破等等，都会引起地球表层不同程度的震动。
地震威力与地震波的传播速度大小紧密相连，地球内部可分为地壳、地幔、地核三部分。
在地壳与地幔的分解处及莫霍面处，地震波的速度明显增加，当通过上地幔软流圈时，由于软流圈接近岩石熔点，塑性和活动性增加，降低的地震波的速度，使地震波表现为渐变特征。
而到了地幔与地核的分解处即古登堡面处，地震波中纵波速度由13.6km/s降低为7.98km/s。
横波速度由7.23km/s变为0，顾地震波在不同的圈层有不同的速度，因此也具有不同的威力。
在日常生活中，初步了解一些地震的原理，能让我们对地震有一些初步的认识，对我们脚下的大地母亲的“脾气”有所了解。
当地震来临时，我们也会更理智的对待这一现象，要让我们的“母亲”变得温和些，那么，请让我们先了解一下她的情绪吧!。