地震波的特性及其利用

合集下载

地震波传播特性及其在勘探中的应用研究

地震波传播特性及其在勘探中的应用研究一、引言地震波作为一种自然的物理现象，在地球物理勘探领域中扮演着重要的角色。

地震波的传播特性不仅对于地下结构的了解有着至关重要的意义，同时也是地震灾害研究的基础。

因此，研究地震波传播特性及其在勘探中的应用具有深远的意义。

二、地震波的传播特性地震波存在着多种不同的类型，包括纵波、横波、面波等。

不同类型的波具有不同的传播方式和传播速度。

1. 纵波纵波是一种沿着传播方向上具有压缩膨胀作用的波。

在地震波中，震源产生的纵波在地壳中的传播速度通常要比横波快一些。

在岩石中，纵波传播的速度也会受到物质性质的限制。

例如，在同样的情况下，密度越大的岩石中纵波速度越快。

2. 横波横波是一种在与传播方向垂直的方向上具有振动的波。

在地震波中，横波的传播速度通常要比纵波慢一些。

横波通常只能传播到相对浅的深度，因为在深部，压力会使得横波衰减。

3. 面波面波是一种横波和纵波的混合波。

在地震波中，面波传播的速度通常要比横波慢，但要比纵波快。

三、地震勘探中的应用利用地震波的传播特性，可以获取地下结构的信息。

以下是地震勘探中常见的应用。

1. 井下地震测量井下地震测量是指将地震探测器下放到井中进行勘探。

相比于地面勘探，井下地震测量能够获取更加精确和深入的信息。

同时，井下勘探还能够避免因地面上杂散波而产生误差。

2. 二维和三维地震勘探二维和三维地震勘探是指利用地震波在地下反弹的原理，测量不同深度的地下结构。

通过将地震传感器放置在地面上，可以获取地下结构的横向属性。

如果将传感器放置在不同高度或者深度，还可以获取其纵向属性。

3. 井间勘探井间勘探是指在地下多个井的位置上布设地震探测器，然后发送地震波进行勘探。

井间勘探可以大大提高勘探精度，尤其是在海洋石油勘探中，因为利用井间勘探能够实现更深入的勘探。

四、总结地震波的传播特性及其在地球物理勘探领域中的应用是地球物理学研究的重要方向之一。

未来的研究将更加注重技术创新和优化，以更加精确和高效地获取地下结构信息。

地震波传播理论

sin(inc ) sin(ref )
第三章地震波传播理论
Fermat原理
地震概论
Snell定律（2）
A
inc
h
V1
L
V2
x o L x
r
t
B
Fermat原理
反射点 x 应使t大到最小值。即：
dt(x) 1 x
1 (L x)
0
dx V1 h2 x2 V2 r2 (L x)2
1 x 1 (L x) V1 h2 x2 V2 r2 (L x)2
地震波的传播主要取决于地震波的速度,地震波的速度与地球介质相关。
地球内部介质性质的变化,主要有以下情形： ①上下介质的性质、状态迥然不同,出现明显的分界面,地震波速度出现阶梯状跳跃,如地壳与地幔、地幔与地核之间。地壳是固体,外核是液体,地幔介于固态与液态之间。 ②上下介质的状态基本相同,但性质变化显著,呈现明显的分界面,如地幔中的细层之间的分界面，地震波在分界面上的速度也有显著的变化。 ③在同一层内,地球介质也不是均匀分布的。一般来讲,由于地球介质是分层均匀、各向同性的,地球介质的密度、弹性参数等随深度增加而增加,地震波速度也随深度的增加而增加。但有两种特殊情形：一种是速度随深度增加而减小(称为低速层),另一种是随着深度增加速度异常增加(称为高速层)。
高频近似：地震波的特征波长远小于所研究问题的特征尺度。
注：当高频近似条件不满足时，地震波的传播不能够用 Fermat定理来描述，必须严格求解原始的波动方程。
第三章地震波传播理论
地震概论
地震射线(Seismic Ray)
• 能量束，能量分布呈高斯分布（Gaussian Beam)
• 能量束的宽度（d）反比于频率（f）： d 1

第一章-地震及结构抗震的基本知识

震中震源深度
震源

震源深度在60公里以内的地震为浅源地震震源深度超过300公里的地震叫深源地震震源深度介于60-300公里之间的地震为中源地震
震中距：地面某处至震中的水平距离震中距在100公里-1000公里的称为近震震中距超过1000公里的称为远震

世界上绝大部分地震是浅源地震，中源地震比较少，而深源地震为数更少。一般来说，对于同样大小的地震，当震源较浅时，波及范围较小，而破坏程度较大；当震源深度较大时，波及范围则较大，而破坏程度相对较小。
地震波记录是确定地震发生的时间、震级和震源位置的重要依据，也是研究工程结构物在地震作用下的实际反应的重要资料。

1.2.3 地震波的主要特性及其在工程中的应用

由震源释放出来的地震波传到地面后引起地面运动，这种地面运动可以用地面上质点的加速度、速度或位移的时间函数来表示，用地震仪记录到的这些物理量的时程曲线习惯上又称为地震加速度波形、速度波形和位移波形。

2. 地幔

地壳以下到深度约2895km的古登堡界面为止的部分为地幔，约占地球体积的5／6。地幔由密度较大的黑色橄榄岩等超基性岩石组成，其中上地幔物质结构不均匀，中、下地幔部分是比较均匀的。由于地幔能传播横波(剪切波)，所以根据推算，地幔应为固体。

3. 地核

古登堡界面以下直到地心的部分为地核，地核半径约为 3500km，又可分为外核和内核。据推测，地核的物质成分主要为镍和铁。由于至今还没有发现有地震横波通过外核，故推断外核处于液态，而内核可能是固态。地球各部分的密度随深度增加而增大，地球内部的温度随深度增加而升高。

地震波的基本概念

一、地震波是在岩层中传播的弹性波
波动：振动在介质中的传播。
二、波的几个特征 1. 振动和波动的关系就是部分和整体的关系
波有一定的速率。波的频率等于震源的频率。
2. 波前、波后和波面
波前：
介质中某一时刻刚刚开始振动的各点组成的面叫波前。
波面：
介质中同时开始振动的各质点所组成的曲面叫波面。
波后：介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。
5、地震折射波：
当入射角 c 时，发生全反射，不产生滑行波，没有透射波，滑行波传播又引起另外的效应，由于两种介质互相密接，滑行波在传播过程中也会反过来影响第一种介质，并在第一种介质中激发新的波，这种由滑行波引起的波，在地震勘探中叫“折射波”。
四、地震勘探中的常见波
在地震勘探中用炸药激发时，一声炮响之后会产生各种各样的地震波。㈠按波在传播过程中质点振动方向区分为纵波：质点振动方向与传播方向一致; 横波：质点振动方向与传播方向垂直;
v2
v1
2
1
（1）波长λ：
在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距离叫波长。波源每振动一次，波长前进一个等于波长的距离λ，波源每秒振动的次数就是频率f，波每秒前进距离是f（即波速 v）。
v f 或 TV
T
（2）视速度：
当涉及的波速和波长时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题。
如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，所得结果叫做正弦
开始出现“全反射”时的入射角叫临界角
c , sinc
v1 v2
斯奈尔（Snell）定律：
对于水平层状介质，各层的纵波，横波速度分别用
vp1 ,vs1 ,vpi ,vsi

地震波及其传播

曲面。它们的振动是同相的。是波前的“遗迹”。根据波面的形状可以划分波的类型：球面波、平面波、
柱面波，在一定条件下，地震勘探中往往认为波面为平面。
波前以外的质点还没有开始振动，波尾以内的质点已经停止振动，只有波前与波尾之间的质点正处于不同强度的振动状态，这个区间称为振动带。
波从一点传播到另一点的路径叫做射线(波线)。
周期振动的频谱
一个复杂的周期振动可以分解为若干个不同频率与振幅的振动，并且这种关系是唯一的。
一般用振幅谱和相位谱可以表示一个复杂的周期振动。振幅谱表示分振动的振幅与频率的关系，记为 A(ω)，相位谱表示分振动的相位与频率的关系，记为φ(ω)，只有同时应用振幅谱和相位谱，才能确定已知的周期振动。
地震波是一种非周期振动。
u t
非周期振动图
A f
频谱图Biblioteka 地震波的频谱4）波前和射线
某一时刻空间所有刚刚开始振动的点构成的曲面，称为该时刻的波前(波阵面)。
所有刚刚停止振动的点构成的曲面，称为该时刻的波尾(波后)。
s2
s1
v 震源 0
v1 v2
波面—等相面：介质中所有同时开始振动的点连成的
波数：波长的倒数，ｋ传播速度：ｖ
v f f
A
λ
T
k
x
u( x)
u( x)
x
t2时刻波剖面
t1时刻波剖面
x
地面
振动是一点的运动，波动是振动的传播，即介质整体的运动。振动传播的速度为波速，与质点本身运动的速度无关。波速有限是波动的必要条件。波动伴随能量传播。频率、周期、振幅、波长、速度、视速度、视波长
射线和波前是互相垂直的。
与物理学中的几何光学相类似，地震波的运动学是研究地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，采用波前、射线等几何图形来描述波的运动过程和规律（如反射定律、透射定律、斯奈尔定律、费马原理、惠更斯原理等），因此称作几何地震学。

003地球的圈层结构答案版

一是▁▁古登堡界面▁▁▁▁，它在地下2900千米处，在这里纵波的传播速度突然▁降低▁▁，横波▁▁▁完全消失▁▁。

3．地球内部结构：以莫霍界面和古登堡界面可将地球内部划分为▁地壳▁▁、▁地幔▁和▁地核▁▁三个圈层。

图1.26所示：
4．它们的关系如课本P
22
①地壳的厚度不同，大陆地壳厚，平均厚度为33千米，大洋地壳薄，平均厚度为6千米，整个地壳的平均厚度为17千米。

②岩石圈不同于地壳，岩石圈包括▁地壳▁和▁上地幔顶部▁▁▁(软流层以上)。

二、地球的外部圈层
1.大气圈:由和组成的复杂系统,其主要成分为氮和氧,它是地球自然环境的重要组成部分。

2.水圈:由地表水体构成的的圈层,始终处于之中。

3.生物圈:是地表生物及其的总称。

其范围是指的底部、的全部和岩石圈的。

1.气体悬浮物
2.连续但不规则不间断的循环运动
3.生存环境大气圈水圈上部
【合作探究】
读地球内部的结构图，回答(1)～(3)题。

(1)地球内部圈层的名称：A和B是_______，
A和B＋C是_______，D是________，C＋D＋E是_______的
(3)地震波(纵波和横波)传播速度明显加快。

地质学家常利用地震波来寻找海底油气矿藏，下列四幅地震波示意图中表示海底储有石油。

物理学中的地球动力学

物理学中的地球动力学地球动力学是研究地球内部和外部的物理现象及其相互作用的学科。

它涉及了地球的物理特性、地球表面的形态及其演化、地球表层的地壳运动以及地球的大气、水体、生物圈等方面，是一个跨学科的领域。

本文将从地震、地球磁场和板块构造等方面介绍物理学中的地球动力学。

地震学地震是地球内部能量的释放过程，也是一种破坏性巨大的自然灾害。

地震的发生与地球内部的构造和运动有着密切的关系，在地震学中，物理学的理论和方法都可以得到应用。

地震波是地震释放时在地球内部传播产生的波动，它包括了两种基本类型——纵波和横波。

纵波是一种像声波一样的波动，而横波则类似于光波中的横波。

地震波传播的速度和路径都会受到地球内部的物理特性的影响，因此地震波的测量可以提供关于地球内部结构的信息。

地震学家利用地震波的传播特性，可以推断出地球内部的温度、密度和岩石的物理性质等信息。

例如，地震波传播速度的变化可以揭示地球内部的温度分布情况，而不同种类地震波在不同介质中传播的速度差异可以对地球物质的性质进行分析。

地球磁场地球磁场是地球内部的大规模运动产生的结果，它是地球外层和内部以及地球与太阳之间的相互作用的结果。

地球磁场可以保护地球免受太阳风暴的冲击，同时也是导航等现代科技应用中必须考虑的因素。

地球磁场是由地球内部液态外核的运动引起的，液态外核内部的热对流纵向流动产生了磁场。

地球磁场的变化可以追溯到几亿年前，因为地球在几亿年的时间尺度上会发生地磁极反转，即南北极的位置会互换。

在地球磁场变化中，地球磁场的强度和方向都是异常的，这种“异常”是由于地球磁场在过去的地质时期经历了异常的变化。

通过研究地球磁场的变化，我们可以了解地球内部的变化和地球历史的演化，也可以帮助解决很多自然和环境问题。

板块构造地球表面的岩石被划分为一些大的板块，这些板块在地球表面不停地移动着，产生了许多地震、火山喷发等地质现象。

板块构造理论是20世纪60年代发展起来的一个关于地球内部运动的理论，它的提出极大地贡献了地球动力学领域的发展。

地震仪工作原理

地震仪工作原理地震仪是一种用来监测地球上发生地震的仪器，它的工作原理是利用地震波在地球内部传播的特性来检测地震的活动。

地震波是地震能量在地球内部传播时所产生的波动，它可以通过地震仪来被捕捉和记录下来，从而可以用来分析地震的发生及其活动特征。

地震仪的工作原理主要包括地震波的产生、传播和检测三个方面。

首先，地震波的产生源于地球内部的地壳运动。

当地壳受到地质构造的变形力作用或岩石断裂时，会释放出能量，这些能量以波的形式传播到地球的表面和内部。

地震的震源位置和能量释放大小决定了地震波的产生强度和传播方向。

其次，地震波在地球内部的传播是波动的过程。

地震波主要包括纵波（P波）、横波（S波）和表面波等多种类型，它们在地球内部以不同速度传播，并对地球内部结构产生影响。

P波是压缩波，S波是横波，它们在地震发生后先后抵达地球表面。

表面波是在地球表面和地下空间中传播的地震波，速度相对较慢，但对地面震动的影响较大。

最后，地震仪的检测原理是通过记录地震波在地表的震动情况来分析地震的发生及其活动特征。

地震仪包括水平地震仪和竖直地震仪两种类型，它们通过测量地面的水平和竖直震动来捕捉地震波传播的信息。

当地震波通过地面时，地震仪会记录下地面的震动情况，并将这些数据转化为数字信号进行存储和分析。

地震仪的运行需要遵循一定的原理和技术要求。

首先，地震仪需要安装在地震波能够有效传播的位置，一般在地球表面或地下几十米的位置。

其次，地震仪需要保持稳定，并能够准确地记录地震波的传播情况。

最后，地震仪需要具有一定的数据处理和分析能力，可以将采集到的地震波数据转化为有用的地震信息。

地震仪的工作原理和性能直接影响着地震监测的准确性和实用性。

现代地震仪通过不断的技术改进和升级，可以实现对地震波的快速和准确的监测，并为地震预警、地震研究和地震灾害评估等提供重要的数据支持。

地震仪的运行不仅对科学研究具有重要意义，还可以为地震灾害的预防和救援提供有力的技术支持。

地震地面运动的特征

地震地面运动主要具有三个特征：峰值、反应谱和持续时间。

1.峰值：地震动峰值是指地震过程中出现的最大加速度或速度，
它反映了地震过程中瞬时出现的最大振动强度。

峰值的大小可以用来评估地震对地面结构和基础设施的潜在破坏程度。

2.反应谱：反应谱是描述地震地面运动对不同结构影响程度的
方法。

它通过单自由度体系的反应来定义，具体表现为一种特有的方式，这是因为反应谱是通过单自由度体系的反应来定义的，并且容易为工程界所接受。

3.持续时间：地震的持续时间指的是地震动从开始到结束的时
间跨度。

持续时间的长短对于评估地震对地面结构和基础设施的影响非常重要。

地震波反演及其应用研究

地震波反演及其应用研究地震波反演是指通过观测到的地震波传播数据，来推断地下介质模型的物理属性。

在地球科学研究中，地震波反演被广泛应用于勘探油气、地震灾害预测、地球内部结构、板块构造等领域。

一、地震波反演原理地震波反演的基本原理是正演与反演。

正演是指通过已知的地下介质模型，模拟计算地震波在该模型中的传播情况。

反演是指通过观测到的地震波数据，来推断地下介质的模型参数。

在反演过程中，需要将多个正演计算结果与观测数据进行匹配，以找到最优的地下介质模型参数。

地震波传播的基本理论是弹性波理论。

在地震波传播的过程中，地震波可以被分为纵波和横波两种。

纵波是指波动方向与能量传播方向相同的波，既能在固体、液体和气体中传播，也能通过地球内核而传播。

横波是指波动方向与能量传播方向垂直的波，只能在固体介质中传播，在地球内核中不能传播。

地震波反演的目标是推断地质体的物理参数，比如密度、速度、衰减系数等。

在反演过程中，需要根据地震波传播模型，建立数学模型和算法，来推断地下介质的物理属性。

基于弹性波理论和反向算法，可以得到不同深度、不同分辨率的地下介质物理模型。

二、地震波反演方法地震波反演方法包括正演计算、反演算法、优化策略三个主要部分。

正演计算是指基于地质模型，计算地震波在该模型中的传播情况，用来生成合成地震波数据。

反演算法是指基于观测到的地震波数据，推断地质模型的物理参数。

优化策略是指在反演过程中，通过不断调整参数，以达到最小化目标函数的目的。

地震波反演方法可以分为初值反演、定常反演、逆时偏移等几种主要方法。

初值反演是指根据经验或调查数据，给定地下结构的初值，在初值的基础上不断寻找最优解的过程。

定常反演是指假设地下介质的物理参数随深度变化不大，采用多尺度反演方法进行反演。

逆时偏移是目前应用最广泛、效果最好的一种地震波反演方法。

它利用前向计算和后向传播的原理，将正演计算结果投影到地球表面，通过不断调整模型参数和反转梯度的方法，来寻求最优模型。

震动和波的传播

震动和波的传播在我们的日常生活中，我们经常会遇到各种震动和波的传播现象。

无论是地震的发生、声音的传播还是光的折射，都与震动和波的传播有着密切的关系。

本文将探讨震动和波的传播的基本原理以及其在不同领域的应用。

一、震动的传播震动是物体在受到外力作用后发生的振动现象。

当一个物体受到外力作用时，它会发生位移，从而引起周围分子或粒子的振动。

这种振动会通过相邻分子或粒子之间的相互作用传递下去，形成一种连锁反应，最终导致震动的传播。

震动的传播速度与介质的性质有关。

在固体中，分子或粒子之间的相互作用力较大，因此震动的传播速度较快；而在液体和气体中，分子或粒子之间的相互作用力较小，震动的传播速度较慢。

这也是为什么地震波在地壳中传播速度较快，而声音在空气中传播速度较慢的原因。

二、波的传播波是一种能量传播的方式，它将能量从一个地方传递到另一个地方，而不传递物质本身。

波的传播可以分为机械波和电磁波两种。

1. 机械波的传播机械波是通过介质的振动传播的波动。

常见的机械波有水波、声波等。

机械波的传播需要介质的支持，介质的分子或粒子会随着波的传播而发生振动。

机械波的传播速度与介质的性质有关，例如水波在深水中的传播速度比在浅水中的传播速度快。

2. 电磁波的传播电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的波动。

电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播。

电磁波的传播速度是一个恒定值，即光速。

光速是自然界中最快的速度，它在真空中的数值约为每秒299,792,458米。

三、震动和波的应用震动和波的传播在各个领域都有重要的应用。

1. 地震监测与预警地震是地球内部能量释放的结果，地震波的传播可以提供地球内部结构的信息。

通过监测地震波的传播速度和振幅，科学家可以预测地震的发生时间和强度，为地震灾害的预防和减轻提供重要依据。

2. 声音的传播与通信声音是一种机械波，它通过空气的震动传播。

声音的传播可以实现人与人之间的交流，也是音乐、电影等艺术形式的基础。

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。

地震波原理

地震波原理地震波是由地球内部的能量释放而产生的一种波动。

这种能量释放通常是由地震活动引起的，包括地壳运动、板块运动等。

地震波的传播具有一些基本原理，分为两大类：体波和面波。

1.体波（BodyWaves）P波（纵波）：P波是一种纵波，是地震波中传播速度最快的波。

P波在固体、液体和气体中均可以传播。

P波的传播方向是沿着波的传播方向，即振动方向与传播方向一致。

P波的振动速度大致是S波的1.7倍。

S波（横波）：S波是一种横波，传播速度比P波慢。

S波只能在固体中传播，无法穿过液体和气体。

S波的振动方向垂直于波的传播方向。

S波相对于P波来说，对岩石的破坏性较大。

2.面波（SurfaceWaves）Love波：Love波是横波，振动方向是垂直于波的传播方向。

Love波主要沿地表传播，对地表的破坏性相对较小。

Rayleigh波：Rayleigh波是一种复杂的波动，是横波和纵波的结合。

Rayleigh波主要沿地表传播，具有类似海浪的运动。

Rayleigh波对地表的破坏性相对较大，但能量逐渐减小。

地震波传播的基本原理：1.波的起源：地震波的起源通常是地球内部的能量释放，例如地壳运动或板块运动。

2.能量传播：地震波通过岩石和地球的其他物质传播。

不同类型的波在不同的介质中传播，速度也不同。

3.波的传播方向：P波和S波是体波，其传播方向是从震源向各个方向传播。

面波则主要沿地表传播。

4.波的振动方向：P波和S波的振动方向不同，这在地震记录中有明显的区别。

5.波的影响：地震波的传播引起地面的震动，这会导致建筑物和其他结构的震动，可能引发地质灾害。

地震波的传播是地震学研究的基础，通过观测地震波的行为，地震学家可以了解地球内部的结构和地震源的特性。

地球的外部圈层及其特点

到的纵波波速进行比较，波速较快的是
是
E
观
。
测点，造成两地波速差异的原因
答案：纵波在地幔中的传播速度要高于在地壳中的传播速度，AE之间经过了地幔，AB之间没有经
过地幔
变式训练1
(3)请在图中用斜线画出接收不到横波的区域。
变式训练1
答案：过 A 点作地核这个小圆的切线，两线之间
考点2
地球的外部圈层及其特点
通常把地壳表层以外的由大气、水体和生
物组成的自然界划分为三个圈层：
大气圈、水圈和生物圈，统称为地球的外部圈层。
向和折射现象ຫໍສະໝຸດ 研究地球内部圈层的结构和状态,划分
内部圈层;研究地震的能量和划分
2．地球内部结构及其特点科学家通过对地震波传播速度的研究，发现地球内部的地震波在一定深度突然发生变化。科
学家将地震波突然发生变化的面称之为“不连续
面”。它们是划分地球内部圈层的分界面。地球内部存在着两个不连续面，并以此将地球内部划分为三个圈层。如图所示：
部分为接收不到横波的区域。如图所示：
变式训练1
【解析】
本题为地球内部圈层的变式图，除了要求我们掌握教材插图“地震波传播速度和距离地表深度的关系”外，还要求我们能够根据所学的相关地理原理进行推导、分析。尤其是第(3)题，教材
中只提及横波不能穿越液体。解题时应根据此知
识点判断出横波在经过外地核时消失，从而不能被阴影部分所代表的地区观测。
模块一必修一
第二章
宇宙中的地球
第8课
地球的结构
考点1
地震波与地球内部结构特点 1．地震波及其特性
当地震发生时，地下岩石受到强烈冲击，

地震波的运动学资料

vp i
三、地震波传播规律
2、费马（Fermat）原理：波在介质中的传播时，沿着时间最短路径传播。
三、地震波传播规律
３、惠更斯（Huygens）原理：波在介质中传播所到达的各点，都可以看作新的波源。
四、与地震有关的各种地震波
１、按质点震动方向分：纵波（P）、横波（ SH 、 SV）
P波
sin1 sin2
v1
v2
斯奈尔定律
广义斯奈尔定律：
假定：
第i层纵波速度为： v pi
第i层横波速度为： v si
v si
第i层横波入射角： si
第i层横波透射角： si 射线参数：P
sip n 1sis nisip n i sin sisin p i P
vp 1
vsi
vp i
vsi
一个点，都有某一确定的值与之对应。 ⅱ、某一地球物理量（标量、矢量）的空间分布。 • 时间场：在地震勘探中，截止中的任何一点（x,y,z），都可以确定波前到达该点的时间t(x,y,z)，这时间与空间的关系称为时间场。 • 时间场特点：t确定的曲面与射线正交。
第二节地震折射波
一、折射波的形成和传播特点：
1
ds
dz
1 p 2v2(z)
（a）把连续介质看成有许多薄层组成
(a) 三层介质
h=1100m Vav=2750m/s
(b) 均匀介质
四、两种情况下反射波时距曲线的比较：
• 引入平均速度：
t2
t
2 0
x2
v
2 av
• 使用参数方程
：
m
x2 (
hivi p
)
i1 1 (v i p ) 2

地震学中地震波的传播及其解析技术研究

地震学中地震波的传播及其解析技术研究地震波是指地震时由地震源产生的机械波或弹性波，传递能量和信息于地球内部和地球表面。

地震波的传播路径和传播速度对地震学研究具有重要意义，因为它们可以提供大量关于地球内部结构和地球物理性质的信息。

在本文中，我们将探讨地震波的传播特征以及地震波解析技术的发展。

一、地震波的传播特征地震波主要包括纵波和横波两种类型，它们分别以压缩和剪切形式对周围地质结构产生振动，从而在不同介质中传播。

地震波在不同介质中传播的速度、方向和衰减特性均有所不同，这些差异可以用于推断地球内部结构以及地球物理性质。

纵波在不同介质中的速度取决于它们相对于介质中的压缩和密度变化。

它们被认为是地震波中最快的波，可以通过任何介质，包括液体和气体。

横波则相当于在不同介质中沿垂直于它们传播方向的剪切波，其传播速度随着介质密度的变化而变化。

横波仅可以在固体中传播，并被认为是比纵波更慢的波。

地震波在不同介质中的传播方向和传播速度不仅受介质本身的物理特性所影响，也受介质的结构和形态的影响。

例如，地表的地形和地下的岩石层的密度差异会影响地震波的传播路径和时间，而薄弱的地壳区域则会对地震波进行衰减。

传播路线和波形的差异使得科学家可以对心理地质结构和物性进行逆推测。

二、地震波的解析技术地震波解析技术是一种用于处理地震数据、分析和推断地球结构和属性的领域。

所有通过地震波技术获得的数据都需要在地震波解析技术框架下进行处理，以从中提取有关地球和地貌的重要信息。

地震波解析技术有传统的反演方法和地震成像方法，分别适用于单站和多站地震数据的处理。

反演方法是一种数学工具，通常采用倒推法和最小二乘法进行计算。

这种方法适用于小型地震事件，根据反演结果可以建立模型来推断地球内部结构和物性。

在多站地震数据的处理中，地震成像方法常被用于分析数据。

地震成像技术以地震数据的波形为基础，利用波场传播理论和函数空间变量的优化算法，重建地球的三维图像。

地震岩石物理学及其应用研究

地震岩石物理学及其应用研究地震岩石物理学是研究地震信号在不同岩石介质中传播的规律和岩石介质性质的物理特征的学科。

它在地震勘探、岩石工程、地质灾害预测等领域均有广泛的应用。

本文将从地震信号的传播、波速和波阻抗、地震反演等角度介绍地震岩石物理学及其应用。

一、地震信号的传播地震信号是指在岩石介质中以不同速度传播的能量波。

地震信号主要有纵波和横波两种类型。

纵波是沿着地震波传播方向的振动波，波速较大，可在任何介质中传播，其振幅和速度有关系式：Vp=√((K+4/3μ)/ρ)Vp为纵波速度，K为介质模量，μ为剪切模量，ρ为介质密度。

横波是垂直于地震波传播方向的振动波，波速较小只能在固体介质中传播，其振幅和速度有关系式：Vs为横波速度。

在实际应用中，可以通过记录地震信号的到时和振幅，来确定不同介质中的速度。

二、波速和波阻抗波速是介质中地震波传播的速度，它是岩石介质物理特征的重要表征之一。

波速直接影响地震勘探、岩石工程等领域的研究和应用。

波速与岩石介质的物理特征密切相关，如介质密度、弹性模量等。

在实际岩石工程中，可以根据波速的大小来判断岩石的质量、强度等。

三、地震反演地震反演是利用地震信号的传播特性和波阻抗等物理特征，推断岩石介质性质的一种方法。

该方法以地震勘探和地球物理勘探为主要应用领域，通过对地震波的测量和分析，反演出岩石介质的密度、速度、模量等物理特征。

地震反演的基本原理是利用地震波的反射、折射和透射等现象，获取地下岩石介质的信息。

在地震反演过程中，需要依据不同岩石介质的特点，计算不同介质中地震波的传播速度和波阻抗，并将测得的地震数据与理论模型进行比较和分析，从而得出岩石介质的物理属性。

四、地震岩石物理学的应用1. 地震勘探地震勘探是利用地震波在不同岩石介质中传播的性质，通过记录地震信号的到时、振幅等信息，获得地下岩石结构和油气等矿产资源信息的一种勘探方法。

地震岩石物理学的研究成果为地震勘探提供了重要的理论和技术支持，能够潜在的预测矿产资源分布的位置和规模，为油气等矿产资源勘探开发提供重要的依据和参考。

地震如何利用地震波频率震源深度

地震如何利用地震波频率震源深度地震是地球内部能量释放的一种自然现象，也是地球的一种重要运动方式。

地震波是地震能量在地球内部传播的方式之一，它能够传递丰富的信息，包括地震波频率，这就为我们研究地震波的传播路径和地震源提供了重要的线索。

本文将讨论地震波频率与地震源深度之间的关系，以及如何利用地震波频率来推断地震源的深度。

地震波是地震能量传播的媒介，它可以分为纵波和横波两种类型。

地震波的频率是指在一定时间内地震波振动的次数，通常以赫兹（Hz）来表示。

地震波频率与地震源深度之间存在一定的关系，这是因为地震波在地球内部传播时受到介质的影响。

在一般情况下，地震波的频率会随着地震源深度的增加而减小。

这是因为地震波在传播过程中会受到地球内部物质的阻尼效应。

当地震波在地球内部传播时，频率较高的波段会因为介质的阻尼效应而逐渐减小，波形变得更为平缓。

而频率较低的波段则可以相对较好地维持其振动特性。

因此，当地震波频率变化较大时，可以推断地震源的深度相对较浅；而当地震波频率变化较小时，则可以推断地震源的深度相对较深。

利用地震波频率来推断地震源的深度是地震学中常用的方法之一。

研究人员通过观测和分析地震波频率的变化规律，可以得出地震源的深度估计值。

这对于地震的监测和预测具有重要意义。

例如，在地震预警系统中，研究人员可以通过监测地震波的频率变化来估计地震源的深度，从而更准确地判断地震的强度和危害程度。

此外，地震波频率与地震源深度的关系还可以为地球内部结构的研究提供重要线索。

通过大量的地震观测和分析，研究人员可以统计不同地震源深度下的地震波频率分布情况。

这些数据可以用来推断地球内部的物质分布及其性质，从而揭示地球的内部结构和演化过程。

总之，地震波频率与地震源深度之间存在一定的关系。

通过观测和分析地震波的频率变化，我们可以推断出地震源的深度，并应用于地震监测、预测和地球内部结构的研究。

这为我们深入理解地球的内部运动和地震现象提供了重要的线索，有助于提高地震预警和防灾减灾的能力。

地震岩石物理学及其应用研究

地震岩石物理学及其应用研究地震岩石物理学是地震学和岩石学的交叉学科，研究地震波在地球内部传播的物理过程以及与岩石性质的关系。

它是地震学中的重要分支，对于地震灾害的预测、勘探地球深部结构以及地质资源的探测都具有重要的意义。

本文将介绍地震岩石物理学的基本理论和方法，并探讨其应用研究。

地震岩石物理学理论的基础是地震波在岩石介质中传播的物理规律。

地震波包括纵波和横波，它们在岩石介质中传播的速度、衰减等特征与岩石的物理性质密切相关。

通过研究地震波的传播规律，可以了解岩石的密度、波速、衰减等物理参数，进而揭示地球内部的构造和物理特性。

地震岩石物理学主要的研究方法包括实验室测量和数值模拟。

实验室测量通过设计实验装置，模拟地震波在各种岩石介质中传播的过程，测量和记录地震波的传播速度、衰减和振幅等参数。

实验室测量通常包括地震波速度仪、回声仪和仪器振动台等设备。

数值模拟是借助计算机技术，通过构建岩石介质模型的数学方程，模拟地震波在岩石中的传播，计算其速度、衰减和振幅等参数。

数值模拟可以扩展研究的范围，对于复杂的地质结构和介质条件提供更全面的理解。

地震岩石物理学的应用研究主要包括地震勘探、地球深部结构研究和资源勘探等方面。

地震勘探是利用地震波在地下介质中的传播规律，获取地质结构和物性信息，为石油、天然气和矿产资源的勘探和开发提供依据。

通过分析地震波的速度、振幅和衰减等参数，可以推断地下的岩石类型、层序和圈闭等特征，进而评估资源的潜力和分布。

地球深部结构研究是通过分析地震波的传播路径和速度分布，揭示地球内部的构造和物性模型。

深部结构研究对于地震灾害的预测和地壳运动机理的理解具有重要意义。

资源勘探是利用地震波与矿产资源之间的相互作用关系，开展矿床勘查和矿产资源的探测。

地震波传播的速度、反射特性和衰减等参数与矿床的物性参数存在关联，可以推断矿床的类型、规模和分布。

总之，地震岩石物理学是地震学和岩石学的交叉学科，研究地震波在地球内部的传播规律以及与岩石性质的关系。