地震震相与走时方程

（二）走时方程
走时曲线:地震发生时，地震波经由内向外传播，地震波信 号为地震观测站所记录，距离震源愈近的测站越早收到信 号，利用不同距离所对应的不同时间，建立出来的曲线称 为走时曲线。
由左图可得：
OS 2 h2 t
V
V
当 0 时 整理后得：
t
h V源自文库
t0
t2 t02
2 h2
1
很明显这是一个双曲线方程，
3）、壳幔分界面的反射波PcP,PcS等。
Stein & Wysession, 2003
4）、地核穿透波
（1）通过地球外核的波： PKP、PKP2、PKS、SKP等等，K表示在外核传播的P波。
（2）通过地球内核的波： PKIKP、PKJKP等，I表示纵波，J表示横波。
内核波
外核波
（3）地核内界面的反射波。 PKKP、SKKS等等，反射两次的用PKKKP,或记为P3KP。 反射N-1次记为PNKP。
i
Snell’s law for spherical earth with velocity v at radius r Ray turns to incidence angle i so ray parameter p is constant along the ray
远震震相多而且复杂，射线经过的路程长。
2865公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球 内部体积最大、质量最大的一层，平均密度为 4.9g/cm3 ， 占 地 球 总 体 积 的 83.4% ， 约 占 总 质 量 的 2/3; 地幔又可分成上地幔(35-670 km)和下地幔(670-2900 km)两层。一般认为上地幔顶部存在一个软流层， 推测是由于放射元素大量集中，蜕变放热，将岩石 熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。下地幔温度、 压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。
获得地球分层结构的大事年表
1906年奥尔德姆首先试图从地震波穿过地球的时间来推断整 个地球的内部结构，他也是地核的发现者；
1909年，莫霍洛维奇根据近震初至波走时，算出地下56km出 存在一个间断面。后来发现绝大多数地区都存在这个间断面， 平均深度约为30 km，称为“莫霍界面”，也就是地壳的底 面；
目前所知地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年，即使是最 古老的石头 丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年；而天文学家考 证地球大约已有46亿年的历史，这说明地球壳层的岩石并非 地球的原始壳层，是以后由地球内部的物质通过火山活动和 造山活动构成的。
全 球 地 壳 厚 度 分 布
中国地壳厚度
地幔： 地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约
t
.........
V1
V2
2H h
V2
U
其中：U V1V2 / V2 2 V12 称为穿透深度
USE TRAVEL TIME CURVES TO FIND VELOCITY STRUCTURE VERSUS DEPTH
近震记录的特征是：震相简单，主要有
P、S、P11、S11、Pn和Sn ;
内外核的速度阶跃：
地核的发现者—奥尔德 姆(1858－1936年）
奥尔德姆绘制的P波和S波走 时曲线(上图)和简单的穿过 两层地球模型的波的路径 (下图)。
1）、从震源经地幔到达台站的折射波(P,S),叫远震直达波。 2）、地表面反射波PP,SS,反射两次用PPP,SSS表示,转换波
用PS或SP表示，可以有：PSP,PPS,SSP等
震源位置
地震台站
折射直达波
地表反射波
深源反射波
震源 pP、pPP、sP、sSS等。小写字母表示在地表反射之 前的波，大写是反射之后的波。
内界面反射波
远震震相记录
TRAVEL TIME CURVES
地球内部结构
地球内部结构是指地球内 部的分层结构。目前世界 上最深的钻孔也不过12公 里，连地壳都没有穿透。 科学家只能通过研究地震 波、地磁波和火山爆发来 提示地球内部的秘密。一 般认为地球内部有三个同 心球层：地核、地幔和地 壳。
当h 0或h 时,t /V
是一条过坐标原点的直线。
2、反射波 ：
OA AS OS 2 (2H h)2
t
V
V
V
0
t
2H V
h
t0
整理后得：
t2 t02
2 (2H h)2
1
因此反射波走时曲线也是一条双曲线
但与直达波的双曲线相比，其实半轴 与虚半轴的长短不同。
3、折射波：
OA BS AB
振动持续的时间较短，一般不超过5分钟；折 射波振幅明显小于直达波振幅。
远震震相及走时表
Spherical earth ray parameter - constant along a ray
SEISMIC RAY PATHS BEND AS VELOCITY INCREASES WITH DEPTH
核幔界面的速度阶跃：
地核： 地幔下面是地核，地核的平均厚度约3400公里，
占地球总体积的16.3%，约占总质量的1/3 。 地核还可分为外核和内核三层，外核厚度约2250
公里，物质大致成液态，可流动; 内核是一个半径 为1220公里的球心，物质大概是固态的，主要由 铁、镍等金属元素构成。 地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以 上，压力达1.32亿千帕以上，密度为每13 g/cm3.
地震震相、走时方程及地球内部构造
近震震相及走时方程
震相：就是在地震图上显示的性质不同或传播路 径不同的地震波组。各种震相在到时、波形、振 幅、周期和质点运动方式等方面都有自己的特征。
（一）近震震相：在近震范围内出现的震相。主 要有直达纵波和直达横波，Moho面上的反射纵波 和反射横波，Conard面上的反射波,以及瑞利面波 和勒夫面波。
1914年古登堡根据地震体波的“影区”确认了地核的存在； 1936年莱漫通过对体波“影区”进一步研究，发现液态的地
核中还有一个固态的地球内核； 1996年中国旅美学者宋晓东通过研究穿过地核的地震波，推
断出内核旋转速度要比外核快。
地壳：
地壳实际上是由多组断裂的，很多大小不等的块体组成的， 它的外部呈现出高低起伏的形态，因而地壳的厚度并不均匀： 大陆下的地壳平均厚度约35公里，我国青藏高原的地壳 厚度达70公里以上； 海洋下的地壳厚度仅约5～10公里；