天然地震.ppt
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1、上节课回顾:,1 地球物理学研究内容,2 天然地震,地震基本参数: 震中位置 震源深度 发震时刻 震级,地震分类和分布,地震学的基本概念:应力和应变 弹性变形和弹性常量,地震学 重力学 地磁学 地电学 地热学,From http:/www.iris.edu,地震观测记录,走时特征,振幅特征,频率特征,(1)纵波( P),体 波,(2)横波 (S),纵波在固体、液体、气体中都能传播,横波只能在固体中传播,波的传播方向,质点振动方向,(1) 瑞利波(LR),VP VS Vlove VRayleigh,(2) 勒夫波(LQ),面 波,地震波的反射和透射,水平层介质模型中的斯涅尔定律:,入射波,反射波
2、,透射波,V11,V22,1. 垂直入射时的反射与透射,其中 :,K反 反射系数,K透 透射系数,Z=V 波阻抗,2. 倾斜入射时的反射与透射,入射P波,入射S波,Vp1 Vs1,Vp2 Vs2,当倾斜入射时,其能量分配比较复杂,取决于入射角、界面上下介质的波阻抗比。,影响岩石波速的主要因素,各类岩石的波速, :岩石密度 、 : 弹性模量,1.波速与介质密度的关系,岩石密度与波速的关系,2. 孔隙度,V 岩石中纵波的传播速度Vm 岩石骨架中波的传播 速度 Vl 岩石孔隙内流体波速 岩石的孔隙度,3. 埋藏深度与地质年代,各种年代地层速度随深度变化的关系曲线,4. 温度压力及其他因素,结晶 熔化
3、 脱水 相变 塑性化 地质构造运动 风化侵蚀 等,不同震中距上的地震记录,地方震,区域震,远 震,3 震相与走时方程,近震(1000km)主要震相,用双层地壳模型,出现的近震震相有 直达波 , 反射波 ,折射波 在一定距离后出现短周期面波Lg。,一 近震震相及走时方程,近震走时方程,1. 直达波( ),整理得:,曲线特征:双曲线,渐近线:,顶点坐标:,2. 反射波( P11 S11),整理得:,曲线特征: 双曲线,渐近线:,顶点坐标:,3. 折射波( Pn Sn ),(1)地震折射波的形成:,V1,V2,i0,条件: V2 V1 全反射 sin i0 = V1 / V2 (2 = 90),2,
4、惠更斯原理,折射波的形成,(2)折射波的特点,S2, 在界面上以 V2 速度滑行, 存在盲区,0 = (2H- h) tg i0, 在一定范围之外,折射波会比直达波先到达观测点,成为第一个到达的波,因此也称为首波,(3)折射波走时方程,曲线特征:直线,斜率:,改写为:,定义穿透速度:,4. 近震走时曲线,h = 0,h0,均匀梯度层中的射线,水平均匀分层介质中的射线,分层介质中的射线路径,二 远震震相及走时方程,真实地球内部的射线形状,(1) 远震直达波 P、S,远震震相的射线路径 (15 105 ),(2) 地表反射波 PP, SS, PPP, SSS 地表转换波 PS, SP,核面反射波
5、PcP, ScS 核面转换波 PcS, ScP,12个GRSN台站记录的垂直分量宽带记录,震中距D = 14.7 19.6,Ex.1 远震直达波 P、S,巴布亚新几内亚地震记录,Ms =7.0 , = 117,Ex.2 地表反射波,Ex. 3 地表转换反射波,鄂霍次克海的深源地震记录, h =588km , = 50.1 82.2,Ex.4 核面反射波及转换波,通过地球外核的波: PKP, SKS, SKP, PKS;,地核穿透波:,通过地球内核的波: PKIKP(在内核为纵波) PKJKP(在内核为横波),附:P:地幔P波 K:外核P波 I:内核P波 S:地幔S波 J:内核S波 c:核幔边界
6、反射(CMB) i:内外核界面反射,地核内界面的反射及转换波: PKKP,SKKP,PKiKP,SKiKS等,极远震震相的射线路径 ( 105 ),面波震相,(D =60h=9 km Mb=6.6),(D =90h=25 km Mb=6.8),鄂尔多斯东缘台阵远震记录(HS17-ZMD),持续时间长,震相种类多,频率低,面波震相突出,远震震相记录特征,近震震相记录特征,时间短( 3 min) 频率高 尾波强,走时曲线和走时表,杰弗里斯布伦 全球地震平均走时表(1940),震相识别方法,(1)依据运动学特征识别震相,(2)依据动力学特征识别震相 依据振幅的大小; 依据周期的大小; 依据出射角度的
7、不同; 依据振动方式的不同; 依据初动方向的不同。,(3)多台对比,地震波性质不同 地震波速不同 地震波反射/透射/转换,地震记录示例,P 波 S波 面波,4 天然地震观测及地震参数测定,放大器,记录器,计时器,水平摆(N-S),水平摆(E-W),垂直摆(V),拾震器(摆),4.1 地震观测系统组成,早期验震器,候风地动仪 (公元132年) 中国汉代 张衡,电磁地震记录仪(1856年) 意大利地质学家 帕尔米里,模拟地震仪(18751975),摆式地震记录仪(1875年) 意大利 Filippo Cecchi,模拟地震记录设备,数字地震观测系统,三分量地震仪,数据传输接口,本地存储卡,GPS天
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