第三讲 地震波

合集下载

第三章地震学基础—地震波传播理论

第三章地震学基础—地震波传播理论

学两种方法。动力学方法是直接求解波动方程,研究平面波在
平界面上的反射、折射,均匀半空间及平行分层空间中的地震 面波,以及球对称模型的地球的自由振荡。该方法相对繁琐,
本书不做介绍。我们介绍的是第二种方法:运动学方法,就是 将波动方程的求解简化成波传播的射线理论,用地震射线这一
概念,研究地震波在地球内部传播的运动学特征,同时获得地 球内部构造的情况。
地震学基础
第三章 地震波传播理论
第一节 地震波传播的基本概念 第二节 地震波传播的基本理论 第三节 体波各种震相和走时表
.
第三章 地震波传播理论
地震学基础
第一节 地震波传播的基本概念
一、地球介质和弹性波 • 地震波是地下传播的震动,必然与岩石
的弹性有关,一般都假定岩石是一种完全 弹性体。 • 在一般的地震波计算中,地球介质可以 做为各向同性的完全弹性体来对待。
在地震勘探中,弹性波已远离震源传播,其波前面已由球面波蜕化成平面波。
.
第三章 地震波传播理论
地震学基础
若已知某一时刻t波前面的位置,则根据惠更斯原理,可以 求出任意时刻新波前的位置。在非均匀介质中也适用。惠更斯 原理描述波前面的空间几何位置随时间变化的特征,是一种构 制任意时刻波前位置的几何方法,利用此原理,可以构划出反 射界面和折射界面。惠更斯是从波前面的角度来描述波在介质 空间中传播的规律,而费马原理则从波射线的角度来描述波的 传播规律。
.
第三章 地震波传播理论
地震学基础
费马原理是从波射线的角度描述波的传播特点,在均匀介 质中,显然波射线应当是从震源发出的一系列直线。因为地震 波只有沿着这样的射线传播,路程最短,旅行时间才是最少。 在均匀层状介质中,地震波沿满足斯涅尔定律的射线方向传播 所用旅行时间才能最少短。

地震波ppt课件

地震波ppt课件
随着科技的不断进步,将发展更加先进的地震波观测技术和数据处理方 法,提高地震波研究的精度和可靠性。
未来地震波研究将更加注重应用实践,将研究成果应用于实际的地震监 测、预警和抗震减灾工作中,为人类创造更加安全、稳定的生存环境。
海啸预警
在地震引起的海啸预警中,地震波发挥着重要作用。通过分析地震波数据,可以快速判断是否可能发 生海啸,并及时发布预警信息,减少灾害损失。
04
地震波的挑战与未来发 展
地震波数据解析的挑战
数据处理难度大
地震波数据量大、复杂度高,需要高效、准确的处理方法才能提 取有用的信息。
噪声干扰严重
地震波传播过程中容易受到各种噪声的干扰,如何有效去除噪声、 提取真实信号是一大挑战。
我们应该如何利用地震波为人类服务
建立和完善地震监测网络,提 高地震预警的准确性和时效性 ,为灾害防范提供有力支持。
利用地震波数据开展工程抗震 设计和评估,提高建筑物和基 础设施的抗震能力。
通过研究地震波揭示地球内部 结构和性质,推动地球科学的 发展和人类对地球的认识。
对未来地震波研究的展望
未来地震波研究将更加注重跨学科合作,综合运用物理学、数学、地质 学等多学科理论和方法,深入揭示地震波的传播规律和地球内部结构。
分辨率和精度要求高
地震波数据需要高分辨率和高精度的解析,才能准确描述地层结构 和地质构造。
地震波探测技术的未来发展
智能化数据处理
利用人工智能和机器学习技术, 实现地震波数据的自动识别、分
类和解析。
多源信息融合
将不同来源的地震波数据融合,提 高探测精度和分辨率,为地质勘探 和资源开发提供更准确的信息。
提高地热能利用率
通过地震波探测技术了解地热田 的热传导特性和地温场分布,为 地热能的合理利用和提高利用率

大学物理-地震波资料

大学物理-地震波资料

地震波
University Physics
地震波 要点1:波速Un源自versity Physics地震纵波在地壳中传播速度为5.5~7 km/s,
横波传播速度为3.2~4.0 km/s 。地震时纵波 和横波同时产生于震源,由于纵波的传播速 度比横波快,所以纵波首先抵达地表之后, 横波才会尾随而来。地震时人总是先感觉到 上下颠簸,再感觉到左右晃动。
地球岩石介质的平均体积弹性模 量k≈2.7×109 N/m2,平均切变弹性 模量ρ≈1.6×109 N/m2 。 所以:P 波的传播速度比S 波的 传播速度快。 测出P、S波的时间差就可以知道 震中位置。
表面波又称L波,是由纵波与横波在地表相遇后
激发产生的混合波。表面波有低频率、高震幅和 低频散的特性,只能沿地表传播,是造成建筑物 强烈破坏的主要因素。
地震波
University Physics
地震波
(seismic wave)
地震波
目标
University Physics
1. 地震波的概念
2. 地震波有哪些种类?特点有哪些 ?
3. 地震波对地表物体的影响?
地震波
University Physics
地震波的概念
发生于震源并在地球表面和内部传播的弹性波称为 地震波。地震波主要分为两种,一种是实体波,一种 是表面波。表面波只在地表传递,实体波能穿越地球 内部。
实体波在在地球内部传递,又分成P波和S波两种。 P波为一种纵波,粒子振动方向和波前进方平行,在 所有地震波中,前进速度最快,也最早抵达。P波能 在固体、液体或气体中传递。
S波前进速度仅次于P波,粒子振动方向垂直于波的 前进方向,是一种横波。S波只能在固体中传递,无 法穿过液态外地核。

地震波的概念

地震波的概念

地震波的概念
地震波是指地震事件中传播的波动现象。

当地震发生时,能量会以波动的形式从震源处向外传播,形成地震波。

地震波在地壳、地幔和地核等不同介质中传播,并且具有不同的性质和特点。

地震波可以分为两类:体波和面波。

体波是通过内部传播的地震波,其中包括纵波(P波)和横波(S波)。

纵波是沿着波
动方向的传播,而横波则是垂直于波动方向的传播。

体波速度较高,能够穿过固体、液体和气体等不同介质。

面波是在地震波传播过程中沿着地表或介质交界面传播的波动,包括瑞利波和洛克波。

瑞利波是沿着地表传播,呈现类似海浪的起伏运动,而洛克波是垂直于地表传播的波动,速度较慢。

地震波的传播速度和传播路径受到地球内部结构的影响。

P波
速度最快,一般为6-7公里/秒,S波速度稍慢,为3-4公里/秒,而面波速度最慢,一般不超过3公里/秒。

地震波在传播过程
中会遇到介质不均匀性、衍射、折射、反射等现象,从而产生有关地震源和地球结构的信息。

地震波的传播是地震学研究的重要内容,通过地震波的观测和分析,科学家可以确定地震的震源位置和能量释放情况,进而改善地震预警系统和地震灾害预防措施。

此外,地震波的传播特性还可以用于研究地球内部的结构、板块运动、地壳变形等地球科学问题。

第三讲横波勘探讲解

第三讲横波勘探讲解
传播旳方向相互垂直旳横波,其传播速度为
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点 又有两种横波: 一种是在射线平面以内传播旳SH横波,
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点
另一种是垂直于射线平面旳SV横波。 这两种横波偶合在一起,所以横波具有极化性。
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点 (3)转换波:当存在一种半无限弹性介质旳分界
一、基本原理
横波双折射特点:
(a)EDA介质中弹性波地面地震统计模拟:
一、基本原理
横波双折射特点:
(b)EDA介质中弹性波VSP统计模拟 第一层是各向同性介质,第二层是各向异性介质, 第三层是各向同性介质.
一、基本原理
小结:横波特点
(1) 垂直面内极化旳SV波 在界面上有二次波型转换
(2) 水平面内极化旳SH波 在界面上没有波型转换,也称自生波。
(1)最小炮检距。因为转换波在近炮检距旳反射能 量较弱,一般以为偏移距(最小炮距)应该加大。但是 考虑到要接受纵波反射时,偏移距不宜过大,一般 仍采用纵波观察系统所设计旳偏移距。
二、横波旳野外观察
4. 观察系统
(2)最大炮检距。最大炮检距旳选用一般与目旳层 旳深度、目旳层旳转换波反射系数有关。因为转换 波在大入射角时才会有足够旳能量,所以,一般情 况下,最大炮检距要比纵波勘探旳最大炮检距大。
横波勘探
一、基本原理 二、资料采集 三、资料处理 四、资料应用 五、思索题参照答案
一、基本原理
1.纵波、横涉及转换波旳特点 (1)纵波:从地震波动力学中已知,地震波在弹
性介质中会产生两种波,一种是在介质中质点振动 方向与波旳传播方向一致旳纵波,
其传播速度
一、基本原理

地震概论第三章地震波

地震概论第三章地震波

地震产生的P波传播时,在遇到地 表面反射后就产生PP波。同理S波在遇 到地表面后产生的反射波,称之为SS波。 PcP波表示的是在核幔边界上反射的P波, PKP波是能够穿透液态外核的P波。内 核的任何P型波均标以I。例如PKIKP, 它代表一P波通过地幔、外核、内核、 再经过外核、地幔到达地表。外核是液 态的,不能传播S波,所以没有与K相应 的S波。穿过内核的S波用J表示。确认 这种S波,可以证明内核是固态的。
地震波的传播过程中,如果遇到 障碍物,且障碍物的尺度比波长大得 多,那么波就沿着射线传播,并在障 碍物上发生反射和折射。如果波遇到 的障碍物的尺度比波长小得多,那么 障碍物对波本身来说可以忽略不计。 而如果波遇到的障碍物的尺度和波长 相差不多,那么波就在这个障碍物上 发生散射。 多大的障碍物就散射多 大波长的地震波。
3.2 地震波的传播 3.2.1 波在分界面上的传播 P波以一角度射向边界面时,它不但分成一反射地震P 波和一折射的P波,还要产生一反射S波和折射S波,因为 在入射点边界上的岩石不仅受挤压,还受剪切。即,入射 P波产生4种转换波。
SV波斜入射于内部边界时,会产生 反射和折射的P波和SV波。在这种情况 下反射和折射的S波总是SV型,这是因 为当入射的SV波到达时,岩石质点在与 地面垂直的入射面里横向运动。 如果入射的S波是水平偏振的SH型, 则质点在垂直于入射平面且平行于边界 面的方向上前后运动,在界面上没有挤 压或铅垂方向的变形,这样不会产生相 应的新的P波和SV波,只有SH型的一个 反射波和折射波。
3.4 地震波的应用
3.4.1 地震波是打开地心之门的钥匙 20世纪初,南斯拉夫地震学家莫 霍洛维奇发现,在地下33千米的地方 ,地震波P波速度的传播速度猛然加 快,由6.0km/s变为8.2km/s,横波速 度则从4.2 km/s增加到4.4km/s左右, 这表明这里的物质密度很大,物质成 分与地球表面不同。后来地球内部这 个分界面,就被称为“莫霍面”。

地震波

地震波

地震被按传播方式分为三种类型:纵波、横波和面波[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。

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。

面波又称L波,是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。

其波长大、振幅强,只能沿地表面传播,是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

[编辑本段]地震纵波和横波我们最熟悉的波动是观察到的水波。

当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱,以石头入水处为中心有波纹向外扩展。

这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。

然而水并没有朝着水波传播的方向流;如果水面浮着一个软木塞,它将上下跳动,但并不会从原来位置移走。

这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去,从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。

这样,水波携带石击打破的水面的能量向池边运移并在岸边激起浪花。

地震运动与此相当类似。

我们感受到的摇动就是由地震波的能量产生的弹性岩石的震动。

假设一弹性体,如岩石,受到打击,会产生两类弹性波从源向外传播。

第一类波的物理特性恰如声波。

声波,乃至超声波,都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。

因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩,同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。

在地震时,这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传,交替地挤压和拉张它们穿过的岩石,其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动,换句话说,这些颗粒的运动是垂直于波前的。

向前和向后的位移量称为振幅。

在地震学中,这种类型的波叫P波,即纵波(图2.1),它是首先到达的波。

图2.1 地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态弹性岩石与空气有所不同,空气可受压缩但不能剪切,而弹性物质通过使物体剪切和扭动,可以允许第二类波传播。

地震产生这种第二个到达的波叫S波,即横波。

在S波通过时,岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。

(第三讲)横波勘探分析

(第三讲)横波勘探分析

一、基本原理
(1)地震各向异性分类 (a)TI介质中弹性波数值模拟,在均匀各向同性 介质中,在同一时刻波场波前快照是个圆,表示波 的传播速度各方向相同。而在各向异性介质中,波 前是一个椭圆,表示波的传播速度各方向不同。
一、基本原理
(1)地震各向异性分类 (b)EDA介质中的三维弹性波数值模拟。在EDA介 质中,考虑裂隙是垂直于地面的情况。理论研究表 明:平行于裂隙面和垂直于裂隙面波前特征不同。 首先,看平行于裂隙面的情况,取某一时刻的快照: 有纵波和横波,它们的波前面都是圆;
一、基本原理 横波双折射特点:
(a)EDA介质中弹性波地面地震记录模拟:
一、基本原理 横波双折射特点:
(b)EDA介质中弹性波VSP记录模拟 第一层是各向同性介质,第二层是各向异性介质, 第三层是各向同性介质.
一、基本原理 小结:横波特点
(1) 垂直面内极化的SV波 在界面上有二次波型转换 (2) 水平面内极化的SH波 在界面上没有波型转换,也称自生波。 (3) 转换横波P-SV
由于采用的三分量检波器记录,不仅记录Z分量, 同时记录X分量和y分量,且震源也可以沿X、y、Z三个 方向激发,这样在地震记录上就得到了更丰富的信息, 不仅可以研究岩性,还可以研究地下介质的裂缝特性, 为石油天然气的精细勘探和开发服务
【思考题】
(1) 横波有哪些特点? (2) 横波双折射的概念? (3) 已知震源子波偏振方向、给定检波器 最 大灵敏度方向下所能观测到何种类型的 波?
一、基本原理
(1)地震各向异性分类 速度各向异性:波的传播速度与传播方向有关。 在各向异性介质中,例如波沿着地层水平方向传播 速度与沿着地层垂直方向传播速度不同。在地震勘 探中,常见的各向异性介可简化为两种: 一种是横向各向同性 ( 简称 TI 介质 ) ,它具有一个垂直对称轴, 在垂直于对称轴的平面内 ,介 质是各向同性的,在其它平面 内,介质是各向异性的。 如周期性的薄互层就属于此类。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

界面波
波动入射至界面,还会发生更复杂的 转换现象。例如,当折射波或反射波的波 速大于入射波波速时,折射角或反射角将 大于入射角,90°的折射角或反射角对应 的入射角称为临界入射角。当入射角大于 临界入射角时,将生成沿界面传播的能量 集中于界面附近的非均匀平面波,称为界 面波,地震学和地震工程学中称其为面波。 地震面波有瑞利波、拉夫波和斯通利波三 种。
page24 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
在非频散介质中,波包形状只与波的 频率差有关,群速度等于相速度;但在存 在频散的情况下,群速度小于相速度。 群速度和相速度的关系可以用电钻钻 孔做形象的比喻:利用电钻钻孔,视觉看 到钻头螺纹飞速旋转,但实际钻孔的深入 很慢;钻头螺纹旋转好比相速度,电钻推 进的速度则为群速度。
page31 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
核震相
地球的内核既能传 播纵波,也能传播横波。 在内核内部的纵波用I表 示,内核内部的横波用J 表示。PKIKP表示在传 播中没有改变性质而入 射到地球表面的P波; PKJKP则表示地震波是 以横波形式穿过内核的。
2016/2/25
浅源近震P波的传播
page29
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
反射后的体波震相
体波传至地球表面的过程中可发生一次 或多次反射,在反射时如不改变其波的性质, 则反射后的震相分别用PP、PPP、SS、SSS 等表示。 反射后,波的性质也可能发生转换,如 SP、PPS等,SP震相表示入射到地表面时为 S波,经反射后转换为P波。
地震波
• 地震波
是照亮 地球内 部的一 盏明灯
page10
Institute 016/2/25
地震波
断层破裂激发地震波,引起地震动。 地震波是地震学和工程地震学研究的基 本现象。主要依据地震波的观测和分析, 人类了解了地球内部构造并确定地震发 生位置和地震震级;基于强地震动的观 测和研究,得以确定工程结构的地震动 输入。
page7 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
波的干涉
page8
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
波的绕射(衍射)
page9
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
page36 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
面波震相
2016/2/25
体波的反射和折射
斯奈尔定律
vsv1 vsv2 sin sin sin sin sin
page18 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
v p1
v p1
v p2
已知:Sv波入射角a=30 求:P波的折射角b1 Sv波的临界入射角
第二章地震及地震波
Page 1
2016/2/25
2.2 地震波
波的特点 地震波的特点 波形转换 斯奈尔定律 面波的特点 频散现象 地震波序列:震相
page2 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
波动
介质质点围绕平 衡位置做往复运动, 一个质点的振动将带 动相邻质点振动,振 动随之向远端传播, 形成了波。波动方程 描述介质各质点在不 同时刻的状态,振动 方程则描述某个(或 某些)质点在不同时 刻的状态。
page3 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
波长λ和周期T
正弦波两个相邻波峰间 的距离称为波长λ, 行进这一 距离所需时间称为周期 T;亦 即质点振动完成一个循回所经 历的时间。
page4 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
page25 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
page26
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
地震波序列
由于不同类型地震波的速度不同,地震中各种波的传播形成一组 序列。记录仪器可记录到地震波序列传播过程中地面质点的振动状态。
持续时间长,震相种类多,周期长,面波 震相突出。
page35 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
震中距为135度的极远震记录
PKHKP是穿越内核的PKIKP的前驱波;PKP是经 外核面折射的P波;PP是由地表反射的P波;PPP是经 地表两次反射的 P波;PKS是经外核面折射的S波。
page22 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
面波的频散
面波有不同的频率成分,其重 要特性是频散。地球结构是成层 的,各层介质的力学特性不同, 这将导致不同频率波的传播速度 发生变化,某些频率的波相对其 他频率的波行进较快,造成地震 波波形的变化,这一现象称为频 散;频散规律c=c(ω)称为频散曲 线,c为波速,ω为圆频率。波速 随波长增大而增加的频散现象称 为正常频散,如实测勒夫波的 “长波快”(即波长较大的波比 波长小的波行进更快)现象。
page27
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
P震相和S震相
在震中距为 105°的范围以内,P 震相是地震图上的初 至震相。其后是S震 相,其振幅、周期都 比P震相大,质点运 动垂直于传播方向。
page28
Institute of Disaster Prevention
page11
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
地震波传播实例
地震波理论的起源和发展
1821年 纳维(L.Navier)力的平衡方程和振动方程 1828年 泊松(Simeon-Denis Poisson)纵波和横波 1839年 格林(G.Green)应变能函数,弹性波的反 射和折射 1887年 瑞利(L.Rayleigh)弹性面波 1892-1903 洛夫(A.E.H.Love)发展面波理论 1904年 兰姆(mb)层状介质中地震波传播的 基本理论。
page20 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
瑞利波
瑞利波是P波与SV 波干涉的结果,理论上 是沿着半无限弹性介质 自由表面传播的波。瑞 利波在距震源较远处被 观测到,其破坏力比纵 波和横波大得多;具有 低速,低频和强振幅; 俗称地滚波。沿深度增 加迅速衰减,波速略小 于同介质中的S波。
解:4/Sin30=5/Sin(b1) b1=38.7 临界角a1(P波折射角为90) 4/Sin(a1)=5/Sin90 a1=53.1 临界角a2(P波反射角为90) 4/Sin(a2)=6/Sin90 a2=41.8 作业:求P波反射角c1和Sv波折射角b
page19 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
page32
Institute of Disaster Prevention
2016/2/25
地方震震相
• 持续时间短 • 震相简单,主震相
为Pg、Sg和P11、 S11 • 地震波周期短,为 0.3~0.6秒 • 分辨不出面波
page33 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
长度中所包含的波长λ的个数。
page6 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
波动基本性质
• 波在传播介质的界面上能产生反射和折射
• 弹性波叠加时遵守波的叠加原理
• 两束或两束以上的同频波叠加时能产生干涉现
象;能量汇集形成驻波 • 弹性波在传播过程中遇到障碍物边缘或孔洞时 将发生弯折现象,称为波的绕射(衍射); • 某些波具有偏振现象,既传播介质质点的振动 发生在垂直于传播方向的平面内 • 波在传播过程中会有幅值衰减的现象。
page13 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
P波和S波
• P波又称初波,亦称纵波或
胀缩波,其质点运动发生在 沿波动传播方向的直线上。 • S波又称次波,亦称横波、 剪切波、旋转波或畸变波, 是一种偏振波,其质点运动 发生在垂直于传播方向的平 面内;当质点运动处于水平 面内时,称为SH波,当质 点运动处于竖直面内时,称 为SV波。 • P波和S波统称体波。P波波 速大于S波波速
频率和圆频率
周期的倒数 f=1/T 称 为频率;单位为赫兹,表示 在单位时间内完成的振动循 环次数。 圆频率 2 f
page5 Institute of Disaster Prevention 2016/2/25
波速V、视波速C和波数k
• 波速V取决于波动传播介质的力学特性(密
度和弹性模量等)。 • 观察或测量波动时往往并不 沿着波动的传播方向,这时 观测到的波速称为视波速。 • 波数k也是常用的描述波动的参数,定义为 2π
体波的反射和折射:波形转换
波形转换:当地震波入射到地球内某一岩石界面时,例
如P波以某个角度斜入射向界面时,它不但产生反射的P波 和折射的P波,还要产生反射的SV波和折射的SV波,因为 界面岩石不仅受挤压,还受剪切。波传播至界面处产生的 波型变化,称为波型转换。
相关文档
最新文档