地震震相课件100905(孟晓春)

单层地壳结构——未做任何修正
H=55.00 h=16.00 x0=123.14 PnPn盲区为267.24 Km Tpg(秒) 0000 002.5806 0005 002.7037 0115 018.7270 0120 019.5261 0125 020.3258 0130 021.1260 0135 021.9266 0140 022.7276 0145 023.5290 0150 024.3308 0155 025.1328 0160 025.9352 0255 041.2099 0260 042.0148 0265 042.8198 0270 043.6248 0275 044.4298 0280 045.2350 0305 049.2612 0310 050.0666 Vp1=6.20 Tpmp(秒) 015.1613 015.1827 023.9564 024.5861 025.2258 025.8749 026.5326 027.1984 027.8715 028.5516 029.2381 029.9305 043.8345 044.5920 045.3513 046.1121 046.8745 047.6383 051.4769 052.2481 Vp2=7.80 Tpn(秒) Tpnp(秒)
地震波射线与地壳结构的关系
地震波射线的传播规律－P波入射
设：R为固体介质分界 面，R上层的波速为v1， 下层的波速为v2，当地 震波以ip角入射到界面R 上时，将发生波的反射 和折射现象。
波射线的传播规律－P波入射
sin iP sin iP sin iP sin iS sin iS P v1P v1P v2 P v1S v2 S
0 H tan i0 ( H h) tan i0 (2 H h) tan i0 v1 0 (2 H h) v2 2 v12
首波走时规律
双层地壳结构首波走时方程
1 1 1 1 t (2H1 h) 2 2 2H 2 2 2 v3 v1 v3 v2 v3
直达波走时规律
渐近线: tp =Δ/v 视速度: v = dΔ／dt 当震源深度h =0时，视速度等于真速度。
直达波走时规律
双层地壳结构走时方程
H1 h H1 t* v1 sin e1 v2 sin e 2
H1 cot e1 (h H1 )cot e2
36 55
青藏高原
福州盆地
8.4
8.5
6.8
7.1
70
32
单层地壳结构——未做任何修正
H=36.00 h=10.00 Pn肓区：x0=70.30 PnPn盲区为151.94 Km Tpg(秒) 0000 001.6667 0005 001.8634 0065 010.9608 0070 011.7851 0075 012.6106 0080 013.4371 0085 014.2644 0090 015.0923 0125 020.8999 0130 021.7307 0135 022.5616 0140 023.3928 0145 024.2241 0150 025.0555 0155 025.8870 0160 026.7187 0165 027.5505 0170 028.3823 Vp1=6.00 Tpmp(秒) 010.3333 010.3669 014.9713 015.5849 016.2181 016.8688 017.5349 018.2148 023.2552 024.0046 024.7594 025.5191 026.2832 027.0514 027.8234 028.5988 029.3773 030.1588 Vp2=8.00 Tpn(秒) Tpnp(秒)
式中，iP为入射角，ip′为P波的反射角，is′为由P波转换 成的SV波的反射角，ip″为P波的折射角，is″为由P波转
换成的SV波的折射角，p为射线参数。
波射线的传播规律－SV波入射
设：R为介质分界面，R 上层的波速为v1，下层 的波速为v2，当地震波 以ip角入射到界面R上时， 将发生波的反射和折射 现象。
波射线的传播规律－SV波入射
sin iS sin iS sin iS sin iP sin iP P v1S v1S v2 S v1P v2 P
式中，is为入射角，ip′为SV波经反射转换成的P波的反射 角，is′为SV波的反射角，ip″为SV波经折射转换成的P波 的折射角，is″为SV波的折射角，p为射线参数。
单层地壳结构——未做任何修正
H=70.00 h=30.00 x0=151.68 PnPn盲区为344.72 Km Tpg(秒) 0000 004.4118 0145 021.7751 0150 022.4957 0155 023.2171 0160 023.9394 0165 024.6625 0170 025.3863 0320 047.2652 0325 047.9973 0330 048.7295 0335 049.4619 0340 050.1943 0345 050.9267 0350 051.6593 0355 052.3920 0360 053.1247 0365 053.8575 Vp1=6.80 Tpmp(秒) 016.1765 026.7651 027.3545 027.9508 028.5537 029.1625 029.7771 049.7615 050.4575 051.1545 051.8526 052.5517 053.2517 053.9528 054.6547 055.3574 056.0611 Vp2=8.40 Tpn(秒) Tpnp(秒)
正常速度层内的传播规律
低速层内的传播规律
高速层内的传播规律
近震地震波的走时规律
直达波走时规律
反射波走时规律
首波走时规律
直达波走时规律
单层地壳模型直达波走时方程
D vP D vS 2 h2 vP 2 2 h vS
tP
tS
t2 2 2 1 2 t P0 h
地震波
纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，用P表
示。
横波质点位移方程
v Asin t kx w Asin t kx
u Asin t kz
横波的质点运动轨迹是简谐振 动。
A是运动的振幅，ω 是角频率， k是波数 质点沿x方向的位移为v、w 质点沿y方向的位移为u 、w 质点沿z方向的位移为u 、v
低速层:低速层是指波速随着深度的增加而逐渐减小 高速层:高速层是指波速随着深度的增加的速率大于该 层上下的层 低速间断面:低速间断面上层的速度高，经过该面后速 度突然降低，地壳内有不连续的低速间断面。
高速间断面:高速间断面上层的速度低，面下的速度高， 莫霍洛维奇界面是一个高速间断面，P波的速度在面上 为6.3km/s，而在面下的速度为8.2km/s。
016.2099 016.8349 017.4599 018.0849 022.4599 023.0849 023.7099 024.3349 024.9599 025.5849 026.2099 026.8349 027.4599 028.0849
034.1471 034.7721 035.3971 036.0221
v A sin t kz
v Asin t ky
w Asin t ky
北南、东西向S波在振幅上的 差别，反映断层的运动方式
地震波
横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，用S表示。
地震波
SH波——当振动发生在波传播的水平面内时为SH波。
SV波——当振动发生在波传播的垂直面内时为SV波。
0 (2H1 h)
v1 v32 v12

2H 2 v2
2 v32 v2
近震走时规律
近震直达波、反射波和首波走时之间的关系
走时方程的作用 确定震源位置 求解地壳结构 判断震相
地壳结构与走时之间的关系
地区
河北 四川
Pn波速度
8 7.8
Pg波速度
6 6.2
地壳厚度
波的折射角。
不同边界条件下波射线的传播
界面弯曲情况下波射线的传播
ri sin i i vi r R sin i0 v0 p
i=1，2，3，…，n
界面弯曲情况下波射线的传播
rM r sin i p v r M v rM
不同速度结构地震波射线的变化
正常速度层:波速是随着深度的增加逐渐递增
027.9494 028.5446 029.1399 029.7351 047.5922 048.1875 048.7827 049.3779 049.9732 050.5684 051.1637 051.7589 052.3541 052.9494
062.6555 063.2507 063.8460 064.4412 065.0365
面波
勒夫波：SH波入射界面时，发生的多个反射波相互干 涉形成勒夫波。勒夫波的能量分布的水平方向。
面波
瑞利波：P波和SV波入射界面，发生的多个反射波相 互干涉形成的波。瑞利波的能量分布在垂直向和水平 向。
地球基本结构
地壳的基本结构
地壳是地球表面一层薄薄的岩石硬壳，平均厚度为17公里。大陆 地壳平均厚度33公里，山区最厚可达70公里（我国青藏高原）, 海洋地壳仅有7公里左右。地壳上部由沉积岩、花岗岩组成，称为 硅铝层；下部由玄武岩或辉长岩类组成，称为硅镁层。莫霍面是 地壳与地幔的分界面。
地震波
体波：
P波(primary waves) －－纵波 S波(secondary waves) －－ 横波
面波：
R波（Rayleigh) L波 (Love)
面波
是在弹性分界面附近存在的一类波动，这类波动的能 量主要分布地分界面附近，因此，称为面波。常见的 有瑞利波（Rayleigh）、勒夫波（Love)
地震震相
统一编目培训班 2010年9月5日
主要内容
地震波——震相 地壳结构 地震波射线传播规律 地震波的走时规律 地壳模型的建立思路 地壳震相 震相判别 评比中的一些震相实例
地震波——震相
地震波：由于岩石的突然破裂或人工爆炸引起的地球
内部质点振动，这种振动以应力、应变交互方式向周 围传播，形成地震波。地震波是弹性波。
反射波走时规律
单层地壳结构反射波走时方程
tP 11 O'S vP 11 2 (2 H h) 2 vP 11 2 (2 H h) 2 vS11
t S11
渐近线:
tp =Δ/v
视速度: v = d Δ ／ dt
反射波走时规律
双层地壳结构反射波走时方程
波射线的传播规律－SH波入射
设：R为介质分界面，R 上层的波速为v1，下层 的波速为v2，当地震波 以ip角入射到界面R上时， 将发生波的反射和折射 现象。
波射线的传播规律－SH波入射
sin iS sin iS sin iS P v1S v1S v2 S
式中，is为入射角，is′为SV波的反射角，is″为SV
t
2 H1 h 2H 2 1 1 2 2 v12 2 c 2 v2 c v1 v12
(2 H1 h) c 2 H 2 c 1 1 2 2 c c 2 v12 v2

sin i1 sin i2 c v1 v2
首波走时规律
单层地壳结构首波走时方程
cos i0 (2 H h) vP 2 vP1 cos i0 tSn (2 H h) vS 2 vS 1 t Pn
地震波是能量的传递
震相是地震记录图上与某一地震波相对应的规则振动。 通常读取的震相是简谐振动的初至。
纵波质点位移方程
u Asin t kx
v Asin t ky
w Asin t kFra Baidu bibliotek
纵波的质点运动轨迹是 简谐振动。
A是运动的振幅，ω 是 角频率，k是波数 质点沿x、y、z方向的 位移，位移量分别为u、 v、w P波的初动标志地震方 位