地震概论第三章地震波(精选PPT)
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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
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
地震概论第三章-资料
Fermat定理是地震波的高频近似解。
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。
作者：赵克常
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)
dxV 1 h2x2 V 2 r2(Lx)2 1 x 1 (Lx) V1 h2x2 V2 r2(Lx)2
射线AOB的走时为：
t(x)1 h2x21 r2(Lx)2
V 1
V 2
sin(inc) sin(t)
V1
V2
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
射线理论在过去100年中被广泛用于地震资 料的分析和解释，由于它简明、直观、易懂且适 应性广，至今仍被广泛应用。与更完整的解法比 较，射线理论直截了当地给出了三位速度模型。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
三、地震波的折射、反射和转换
1. 近震情况
• 地震波入射到层之间的界面上时, 会产生折射、反射和波型转换 等现象。
• 取自由表面为xz平面，z轴垂直向下，入射面为垂直面xz。L为 P波传播方向，N垂直于L。S波分解为SV波和SH波，SV波为入 射面内的横波分量，沿N方向，SH为垂直入射面的横波分量。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论 Ⅰ、震源在地表（h=0）
走时方程：
TX 关系
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
①直达波的走时方程
T=X/V1
作者：赵克常
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。
作者：赵克常
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)
dxV 1 h2x2 V 2 r2(Lx)2 1 x 1 (Lx) V1 h2x2 V2 r2(Lx)2
射线AOB的走时为：
t(x)1 h2x21 r2(Lx)2
V 1
V 2
sin(inc) sin(t)
V1
V2
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
射线理论在过去100年中被广泛用于地震资 料的分析和解释，由于它简明、直观、易懂且适 应性广，至今仍被广泛应用。与更完整的解法比 较，射线理论直截了当地给出了三位速度模型。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
三、地震波的折射、反射和转换
1. 近震情况
• 地震波入射到层之间的界面上时, 会产生折射、反射和波型转换 等现象。
• 取自由表面为xz平面，z轴垂直向下，入射面为垂直面xz。L为 P波传播方向，N垂直于L。S波分解为SV波和SH波，SV波为入 射面内的横波分量，沿N方向，SH为垂直入射面的横波分量。
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论 Ⅰ、震源在地表（h=0）
走时方程：
TX 关系
作者：赵克常
第三章 地震波传播理论
地震概论
①直达波的走时方程
T=X/V1
作者：赵克常
地震波的基本概念 PPT
透射定律:透射线也位于入射面内,
Hale Waihona Puke 而且:sin1 sin 2
v1 v2
v1
sin1
v2
sin 2
va
表示:沿着界面,波在两种介质中传播的视 速度是相等的。 全反射:
v2 v1 2 1;
当1 到一定程度，但还未到90。时，2 已增大 到 90。，这时透射波在第二种介质中沿界面 “滑行”，出现“全反射”现象。
地震波的基本概念
2、 波前、波后与波面
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。
如图:
在t0时刻,波源开始振动, 过了一段时间到了t0’ (t0’ > t0 ), 波源的振动估计停止了或暂时停顿了; 到了 t1 时刻,传播了一段距离。
Vp1
Vs1
Vp2
Vs2
Vpi
Vsi
P:射线系数
3、费马(Fermat)原理:
波在各种介质中的传播路线满足所用时间为 最短的条件。
4、惠更斯(Huyaens)原理:
介质中波所传到的各点,都能够看成新的波源叫 子波源,能够认为每个子波源都向各方向发出微 弱的波,叫子波。子波是以所在点处的波速传播 的。利用惠更斯原理导出反射定律。
波沿测线方向传播速度
Va
a
T
三、地震波传播的规律
1、反射与透射 当波入射到2种介质分界面时,会发生反射与 透射。
第一种介质 1v1
第二种介质 2v2
(波阻抗)
当 1v1 2v2 时：
地震波才会发生反射。
《地震波》PPT课件教案模板
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
地震波
Add the author and the accompanying title
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
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Institute of Disaster Prevention
2021/8/9
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Institute of Disaster Prevention
2021/8/9
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。
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Institute of Disaster Prevention
2021/8/9
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。
page20
Institute of Disaster Prevention
地震波的特性和传播概要课件
地下设施的抗震加固
对地下设施进行抗震加固，提高其抵抗地震波的 能力，减少破坏。
3
制定应急预案
制定针对地震波的应急预案，包括应急疏散、抢 险救援等措施，以减少人员伤亡和财产损失。
05
未来研究方向与展望
地震波传播理论的深入研究
深入研究地震波传播的物理机制
探索地震波在不同介质中的传播规律，揭示地震波传播过程中的能量衰减、散射和反射 等物理现象。
减弱。
衰减类型
分为有损衰减和散射衰减两种类 型。有损衰减是由于介质对波能 量的吸收造成的，散射衰减是由 于介质中不均匀体对波的散射造
成的。
影响因素
影响地震波衰减的因素包括介质 的物理性质、地层结构、地表地
质条件等。
03
地震波的应用
地震波在地球科学中的应用
01
地震波用于研究地球内部结构
地震波的传播速度在不同密度的地层中有所不同，通过分析地震波的传
地震波的特性和传播 概要课件
目录
• 地震波的基本特性 • 地震波在介质中的传播 • 地震波的应用 • 地震波的危害与防护 • 未来研究方向与展望
01
地震波的基本特性
地震波的产生
地震波是由于地壳内部应力变 化所引起的地壳岩层的突然破 裂和位移产生的。
地震波的能量主要来源于地球 内部的地震能量，通过地壳的 传播向外扩散。
03
地震波在新能源领域 的潜在应用
探讨地震波在新能源领域的其他潜在 应用，如利用地震波进行海洋能开发 、利用地震波进行环境监测等，为新 能源技术的发展提供新的思路和方法 。
THANKS
感谢观看
地震波的产生与地壳的构造活 动密切相关，不同地区的地震 波产生机制可能存在差异。
对地下设施进行抗震加固，提高其抵抗地震波的 能力，减少破坏。
3
制定应急预案
制定针对地震波的应急预案，包括应急疏散、抢 险救援等措施，以减少人员伤亡和财产损失。
05
未来研究方向与展望
地震波传播理论的深入研究
深入研究地震波传播的物理机制
探索地震波在不同介质中的传播规律，揭示地震波传播过程中的能量衰减、散射和反射 等物理现象。
减弱。
衰减类型
分为有损衰减和散射衰减两种类 型。有损衰减是由于介质对波能 量的吸收造成的，散射衰减是由 于介质中不均匀体对波的散射造
成的。
影响因素
影响地震波衰减的因素包括介质 的物理性质、地层结构、地表地
质条件等。
03
地震波的应用
地震波在地球科学中的应用
01
地震波用于研究地球内部结构
地震波的传播速度在不同密度的地层中有所不同，通过分析地震波的传
地震波的特性和传播 概要课件
目录
• 地震波的基本特性 • 地震波在介质中的传播 • 地震波的应用 • 地震波的危害与防护 • 未来研究方向与展望
01
地震波的基本特性
地震波的产生
地震波是由于地壳内部应力变 化所引起的地壳岩层的突然破 裂和位移产生的。
地震波的能量主要来源于地球 内部的地震能量，通过地壳的 传播向外扩散。
03
地震波在新能源领域 的潜在应用
探讨地震波在新能源领域的其他潜在 应用，如利用地震波进行海洋能开发 、利用地震波进行环境监测等，为新 能源技术的发展提供新的思路和方法 。
THANKS
感谢观看
地震波的产生与地壳的构造活 动密切相关，不同地区的地震 波产生机制可能存在差异。
地震波的特性和传播讲解38页PPT
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
地震波的特性和传播讲解
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
1地震波的基本特征PPT课件
3、反射极性：当反射界面下介质波阻抗大于入射介质波阻抗时， R>0，反射波与入射波的相位相同，称为正极性反射；反之亦然。
第一章
第一节 地震波的基本特征 一、波的类型 二、地震波的特征
第一节 地震波的 基本特征
1、地震波的性质
二、地震波的 特征
爆炸点尖脉冲
弹性波
非简谐波
形成地震子波
遵循关于波的一般运动规律
图1 与地震勘探有关的几种波
第一节 地震波的 基本特征
一、波的类型
入射角不大时，转换波的强度很小。垂直入射时，不产生转 换波，且反射波振幅与入射波振幅和分界面两边介质的波阻抗有 如下关系：
反射波的振幅：
A反22VV22
1V1 1V1
A入
反射系数： RA反2V21V1 A入 2V21V1
震资料 处理流程
一 2、、地震地剖震面剖的显面示 的一般概念
（2）变面积剖面: 用梯形面积的大小和边缘的陡缓表示地震波能量的强弱 特点：能够反映界面的形态，直观性强，外形与地质剖面接近。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
一 1、、地震地剖震面剖的种面类 的一般概念
地震模型的水平叠加剖面
塔东2
偏移剖面
波阻抗剖面
第二节 地震剖面 特点与地震资料 处理流程
一 2、、地震地剖震面剖的显面示 的一般概念
(1)波形剖面: 用振动图形表示地震记录的波形
特点：比较全面反映地震波的动力学特征细节 ( 如振幅、频率和相位等 ),反映
地震资料综合解释
第一章
第一节 地震波的基本特征 一、波的类型 二、地震波的特征
第一节 地震波的 基本特征
第一章
第一节 地震波的基本特征 一、波的类型 二、地震波的特征
第一节 地震波的 基本特征
1、地震波的性质
二、地震波的 特征
爆炸点尖脉冲
弹性波
非简谐波
形成地震子波
遵循关于波的一般运动规律
图1 与地震勘探有关的几种波
第一节 地震波的 基本特征
一、波的类型
入射角不大时，转换波的强度很小。垂直入射时，不产生转 换波，且反射波振幅与入射波振幅和分界面两边介质的波阻抗有 如下关系：
反射波的振幅：
A反22VV22
1V1 1V1
A入
反射系数： RA反2V21V1 A入 2V21V1
震资料 处理流程
一 2、、地震地剖震面剖的显面示 的一般概念
（2）变面积剖面: 用梯形面积的大小和边缘的陡缓表示地震波能量的强弱 特点：能够反映界面的形态，直观性强，外形与地质剖面接近。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
一 1、、地震地剖震面剖的种面类 的一般概念
地震模型的水平叠加剖面
塔东2
偏移剖面
波阻抗剖面
第二节 地震剖面 特点与地震资料 处理流程
一 2、、地震地剖震面剖的显面示 的一般概念
(1)波形剖面: 用振动图形表示地震记录的波形
特点：比较全面反映地震波的动力学特征细节 ( 如振幅、频率和相位等 ),反映
地震资料综合解释
第一章
第一节 地震波的基本特征 一、波的类型 二、地震波的特征
第一节 地震波的 基本特征
地震概论ppt课件
的破坏。
02
地震预警系统
利用地震波和电磁波的传播速度差异，在地震发生后，迅速发出预警信
号，为人们提供紧急逃生的时间。
03
社区防震减灾
通过开展防震减灾宣传教育，提高公众的防震意识和自救互救能力。同
时，制定社区应急预案，建立应急救援队伍，确保地震发生后能够迅速
开展救援工作。
05 地震救援与自救
地震救援
现代地震监测技术
01
02
03
地震监测台网
利用地震监测台网收集地 震数据，通过分析数据确 定地震的震源、震级和震 中位置等信息。
遥感技术
利用卫星遥感技术监测地 震灾害，快速获取灾区影 像和灾情信息。
无人机技术
利用无人机技术进行灾区 巡查和救援，提供实时信 息和支持救援工作。
国际合作与交流
国际地震机构
财产损失
地震不仅会造成人员的伤亡，还会带来巨大的财产损失。这 是因为地震会使建筑物、道路、桥梁等基础设施受到严重破 坏，导致大量的经济损失。
财产损失的大小与地震的强度、地表地质、建筑物质量等因 素有关。一般来说，地震越强，财产损失就越大。此外，如 果地震发生在经济发达的地区，也会增加财产损失的风险。
环境破坏
地震还会对环境造成破坏，如山体滑坡、泥石流等自然灾 害。这些灾害不仅会破坏生态环境，还会对人们的生命安 全构成威胁。
环境破坏的程度与地震的强度、地表地质等因素有关。一 般来说，地震越强，环境破坏就越严重。此外，如果地震 发生在生态脆弱的地区，也会增加环境破坏的风险。
04 地震的预测与预防
地震概论PPT课件
目录
• 地震基本知识 • 地震的成因 • 地震的危害 • 地震的预测与预防 • 地震救援与自救 • 地震的历史与现状
地震概论三地震波
第6页/共71页
3.1 地震波 3.1.1 地震波组成
在地震波中，还有一类沿着地球表面传播的波 ，称为面波。
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引第起7页/共的71页弹性岩石的震动。
第10页/共71页
Love 波（L波）传播时，质点水平运动，而 且运动方向与波传播方向的垂直，地面上质 点运动最大，越往地下深处运动的幅度震学研究表明某地区 地震波速度比变化与地震发生有 密切关系，P波速度与S波速度的 速度比值，先是下降，到达一定 幅度后，经过一段时间又回升， 恢复到正常时，跟着就要发生地 震。所以地震速度变化可以作为 预报地震的前兆异常指标。
当平面SV波以大于临界角的角度入射到自由表面时， 就产生瑞利波。其质点运动描绘出一个逆进椭圆。其短轴 的走向与波的前进方向一致，长轴则垂直于地面。因此， 瑞利波在水平、垂直分向均有能量分配，通常，垂直分量 能量为水平分量能量的1.47倍。瑞利波的波速略小于同一 层介质中横波速度。
若均匀弹性半空间上覆盖一低速弹性薄层，且SH波 以大于临界角的角度入射到该层，便会产生勒夫波。勒夫 波的质点振动方向与地表第平8页行/共且71页垂直于波的传播方向。
一、 体波
3.1 地震波
地震在地球内部会产生两种体波(在地球内部传 播的波)，纵波(P波,Primary waves)和横波(S波, Secondary waves)。
3.1 地震波 3.1.1 地震波组成
在地震波中，还有一类沿着地球表面传播的波 ，称为面波。
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引第起7页/共的71页弹性岩石的震动。
第10页/共71页
Love 波（L波）传播时，质点水平运动，而 且运动方向与波传播方向的垂直，地面上质 点运动最大，越往地下深处运动的幅度震学研究表明某地区 地震波速度比变化与地震发生有 密切关系，P波速度与S波速度的 速度比值，先是下降，到达一定 幅度后，经过一段时间又回升， 恢复到正常时，跟着就要发生地 震。所以地震速度变化可以作为 预报地震的前兆异常指标。
当平面SV波以大于临界角的角度入射到自由表面时， 就产生瑞利波。其质点运动描绘出一个逆进椭圆。其短轴 的走向与波的前进方向一致，长轴则垂直于地面。因此， 瑞利波在水平、垂直分向均有能量分配，通常，垂直分量 能量为水平分量能量的1.47倍。瑞利波的波速略小于同一 层介质中横波速度。
若均匀弹性半空间上覆盖一低速弹性薄层，且SH波 以大于临界角的角度入射到该层，便会产生勒夫波。勒夫 波的质点振动方向与地表第平8页行/共且71页垂直于波的传播方向。
一、 体波
3.1 地震波
地震在地球内部会产生两种体波(在地球内部传 播的波)，纵波(P波,Primary waves)和横波(S波, Secondary waves)。
地震波
地震反射波的能量 随着它在地下的 传播不断衰减， 主要由四部分组 成：
几何发散 透射损失 反射损失 介质的吸收衰减 散射等其它
地震波的能量和衰减
① 能量密度 ② 球面几何发散 ③ 吸收衰减 ④ 吸收和扩散的相对重要性
① 能量密度
• 波通过介质，产生与介 质波动有关的能量。
• 能量密度
1.530 4.090 6.650 9.200 14.320 29.700
300
3.070 8.180 13.300 18.410 28.640 59.320
扩散 dB
500 ALL
5.110 7.96
13.640 22.160 30.680 47.730 98.860 13.98 17.50 20.00 23.50 29.50
波场试验记录
声波、面波
折射-折射、微震
各种地震波频谱特征
面波
工业电
微震
声波
地震波的频谱特征
浅层折射
有效波
地震波的视速度特征
2.2 地震波传播的基本原理
2.2.1 地震波前与射线 2.2.2 地震波传播的基本原理
1. 惠更斯原理 2. 费马原理 3. 叠加原理 4. 互换原理
2.2.1 地震波前与射线
– 定义：单位体积内的能 量。
– 能量=动能+势能。
– 质点振动过程中，动能 与势能相互转换：位移 →0，势能→0，动能 →max；位移→max ， 势能→max，动能→0。 总能量等于动能|max。
– 公式
– 可见，能量密度与波的 振幅和频率的平方成正 比，与介质的密度成正 比。
能量密度
一个谐波
– u u(x,t) xxi
A
几何发散 透射损失 反射损失 介质的吸收衰减 散射等其它
地震波的能量和衰减
① 能量密度 ② 球面几何发散 ③ 吸收衰减 ④ 吸收和扩散的相对重要性
① 能量密度
• 波通过介质，产生与介 质波动有关的能量。
• 能量密度
1.530 4.090 6.650 9.200 14.320 29.700
300
3.070 8.180 13.300 18.410 28.640 59.320
扩散 dB
500 ALL
5.110 7.96
13.640 22.160 30.680 47.730 98.860 13.98 17.50 20.00 23.50 29.50
波场试验记录
声波、面波
折射-折射、微震
各种地震波频谱特征
面波
工业电
微震
声波
地震波的频谱特征
浅层折射
有效波
地震波的视速度特征
2.2 地震波传播的基本原理
2.2.1 地震波前与射线 2.2.2 地震波传播的基本原理
1. 惠更斯原理 2. 费马原理 3. 叠加原理 4. 互换原理
2.2.1 地震波前与射线
– 定义：单位体积内的能 量。
– 能量=动能+势能。
– 质点振动过程中，动能 与势能相互转换：位移 →0，势能→0，动能 →max；位移→max ， 势能→max，动能→0。 总能量等于动能|max。
– 公式
– 可见，能量密度与波的 振幅和频率的平方成正 比，与介质的密度成正 比。
能量密度
一个谐波
– u u(x,t) xxi
A
地震与地震波-教育版PPT课件
一、地震 一种机械运动的传布，产生于地球介质的弹性。它的性质和声
波很接近，因此又称地声波。但普通的声波在流体中传播，而 地震波是在地球介质中传播，所以要复杂得多，在计算上地震 波和光波有些相似之处。波动光学在短波的情况下可以过渡到 几何光学，从而简化了计算;同样地，在一定条件下地震波的概 念可以用地震射线来代替而形成了几何地震学。不过光波只是 横波，地震波却纵、横两部分都有，所以在具体的计算中，地 震波要复杂得多。
22
授课：XXX
2021/3/9
地震波的概念
地下岩层断裂错位伴随产生大量的能 量释放，造成周围弹性介质的强烈振 动，这种振动以波的方式向外传播， 即为地震弹性波
23
授课：XXX
2021/3/9
地震波的种类
按波的本质形式大体可分为纵波和横 波
按波的传播区域大体可分为体波和面 波
24
授课：XXX
2021/3/9
震级 震源深度 震中距 场地条件 人口密度和经济发展程度 建筑物质量 发生地震的时间
16
授课：XXX
2021/3/9
地理分布——地震 带
地震的地理分布受一定的地质条件控制，具有一定的规律。地震 大多分布在地壳不稳定的部位，特别是板块之间的消亡边界，形成地震活动 活跃的地震带。全世界主要有三个地震带：
9
授课：XXX
2021/3/9
地震分类
◢ M<1级 的地震称为超微震 ◢ 1≤M<3级 的称为弱震或微震 ◢ 3≤M<4.5级 的称为有感地震 ◢ 4.5≤M<6级 的称为中强震 ◢ 6≤M<7级 的称为强震 ◢ 7≤M<8级 的称为大地震 ◢ 8≤M级 的称为巨大地震。
10
授课：XXX
波很接近，因此又称地声波。但普通的声波在流体中传播，而 地震波是在地球介质中传播，所以要复杂得多，在计算上地震 波和光波有些相似之处。波动光学在短波的情况下可以过渡到 几何光学，从而简化了计算;同样地，在一定条件下地震波的概 念可以用地震射线来代替而形成了几何地震学。不过光波只是 横波，地震波却纵、横两部分都有，所以在具体的计算中，地 震波要复杂得多。
22
授课：XXX
2021/3/9
地震波的概念
地下岩层断裂错位伴随产生大量的能 量释放，造成周围弹性介质的强烈振 动，这种振动以波的方式向外传播， 即为地震弹性波
23
授课：XXX
2021/3/9
地震波的种类
按波的本质形式大体可分为纵波和横 波
按波的传播区域大体可分为体波和面 波
24
授课：XXX
2021/3/9
震级 震源深度 震中距 场地条件 人口密度和经济发展程度 建筑物质量 发生地震的时间
16
授课：XXX
2021/3/9
地理分布——地震 带
地震的地理分布受一定的地质条件控制，具有一定的规律。地震 大多分布在地壳不稳定的部位，特别是板块之间的消亡边界，形成地震活动 活跃的地震带。全世界主要有三个地震带：
9
授课：XXX
2021/3/9
地震分类
◢ M<1级 的地震称为超微震 ◢ 1≤M<3级 的称为弱震或微震 ◢ 3≤M<4.5级 的称为有感地震 ◢ 4.5≤M<6级 的称为中强震 ◢ 6≤M<7级 的称为强震 ◢ 7≤M<8级 的称为大地震 ◢ 8≤M级 的称为巨大地震。
10
授课：XXX
地震波传播介绍课件
地震波分为体波和面波，体波包括纵波和横波，面波包括瑞利波和勒夫波。
1
纵波传播速度快，通过固体介质传播，破坏性较小。
2
横波传播速度较慢，通过固体介质传播，破坏性较大。
3
瑞利波传播速度最快，通过流体介质传播，破坏性较小。
4
勒夫波传播速度较慢，通过流体介质传播，破坏性较大。
5
2
地震波传播的应用
地震监测与预警
地震波传播的未来趋势
实时监测：利用现代科技手段，实现地震波传播的实时监测和预警。
深入研究：加强对地震波传播机理的研究，为地震预测和减灾提供科学依据。
跨学科合作：加强与其他学科的合作，共同推进地震波传播的研究和应用。
精确定位：通过数据分析和模型建立，提高地震波传播的精确定位能力。
04
地震波的传播速度
地震波分为体波和面波，体波包括纵波和横波，面波包括瑞利波和勒夫波。
纵波的传播速度最快，横波次之，面波最慢。
地震波的传播速度与地震波的频率、振幅、传播介质的密度和弹性模量等因素有关。
地震波的传播速度可以通过地震波速度模型来预测，从而为地震预警和地震灾害评估提供依据。
地震波的传播路径
03
地震波传播能量：地震波在地球内部的传播能量，用于评估地震的破坏程度
04
地震波传播时间：地震波在地球内部的传播时间，用于评估地震的破坏程度和范围
3
地震波传播的挑战与展望
地震波传播的难点
地震波传播速度慢，难以实时监测
01
地震波传播能量损失大，难以准确评估破坏程度
03
地震波传播路径复杂，难以准确预测
演讲人
01.
地震波传播基础
02.
03.
目录
第三章_地震波及其传播
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)。
射线和波前是互相垂直的。
多次波，直达波、折射波有时也是干扰波。
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 5、多次波：在一个或几个界面中经过两 次或两次以上重复反射或折射而到达地 面的地震波。多次波是一种干扰波。
全程多次波 微屈（层间）多次波
短程多次波 虚反射
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 6、由特殊地质体产生的一些特殊波 • 1）断面波：由于断层面上下地层岩性、物性的
利用
数值减小这一特征作为判
断油气存在的一个γ =依Vp据/Vs；利用
数值的横向变化，有可能确定油气藏的
边界。
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 1、体波和面波（按波动所涉及的空间范围而言）
• 体波：当纵波和横波在介质的整个立体空 间中传播时合称体波。
• 面波：在自由表面或不同弹性介质的分界 面上传播的一类特殊波。最常见的面波是 沿地面传播的瑞利波。其特点是低速（通 常小于横波速度）、低频、强振，是一种 干扰波。
一、地震波是在岩石中传播的弹性波
物体受力的三种状态：
永久形变
破坏圈
塑性形变
塑性带
弹性形变
弹性形变区
炸药爆炸在弹性形变区形成弹性波。研究表明弹性 波在近距离内仍会发生较大变化，传播一定距离 （几百米）后便相对稳定，形成地震子波，并被认 为在以后的传播中，地震子波已不发生大的变化。
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)。
射线和波前是互相垂直的。
多次波，直达波、折射波有时也是干扰波。
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 5、多次波：在一个或几个界面中经过两 次或两次以上重复反射或折射而到达地 面的地震波。多次波是一种干扰波。
全程多次波 微屈（层间）多次波
短程多次波 虚反射
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 6、由特殊地质体产生的一些特殊波 • 1）断面波：由于断层面上下地层岩性、物性的
利用
数值减小这一特征作为判
断油气存在的一个γ =依Vp据/Vs；利用
数值的横向变化，有可能确定油气藏的
边界。
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 1、体波和面波（按波动所涉及的空间范围而言）
• 体波：当纵波和横波在介质的整个立体空 间中传播时合称体波。
• 面波：在自由表面或不同弹性介质的分界 面上传播的一类特殊波。最常见的面波是 沿地面传播的瑞利波。其特点是低速（通 常小于横波速度）、低频、强振，是一种 干扰波。
一、地震波是在岩石中传播的弹性波
物体受力的三种状态：
永久形变
破坏圈
塑性形变
塑性带
弹性形变
弹性形变区
炸药爆炸在弹性形变区形成弹性波。研究表明弹性 波在近距离内仍会发生较大变化，传播一定距离 （几百米）后便相对稳定，形成地震子波，并被认 为在以后的传播中，地震子波已不发生大的变化。
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12
P波和S波的速度
P波和S波的速度决定于岩石的密度和内在 的弹性.即两个弹性性质---弹性模量:
体积模量 K=P / ΔV / V P压力 V体积 ΔV受力后体
积变化
剪切模量μ表示其刚性
花岗岩:K约27 X 1010达因/厘米2; 水:K约为2 X 1010达因/厘米2
花岗岩:µ约为1.6x1010达因/厘米2; 水:µ为0。
26
远震波不但传播路径长.而且波射线向 地球内部穿透的也深.
由于地球内部存在许多层面,波射线遇 到这些层面将发生反射、折射现象，从而 产生出新的波。地幔折射波、地表反射转 换波、核面反射转换波、地核穿透波
27
6、深震地震波
28
从穿
过地 最
幔的 简
P波 走时
单 的 地
作出 震
的地 走
震走 时
时曲 表
第三章 地震波的传播
1
地震时地面波动的描述
唐山地震发生在1976年7月28日凌晨3点多钟。当时笔者（陈颙）住在北京前 门附近一个非常破旧的二层木制结构的楼房里，楼房至少有五十年历史了， 除了外墙是砖砌的，地板和骨架都是木质的，一走起路来地板就发出”咯吱 咯吱”的呻吟声。那时正好是夏天，天气出奇的闷热，难以让人入睡。我刚 躺着一会儿，迷迷糊糊中就觉得床有些大幅度上下跳动，地板甚至整个楼房 都发出”嘎吱”的声音。我立刻意识到”有大地震发生了”。长年从事地震 工作的我被晃醒后没有立即下床，而是躺在床上开始数数，”一、二、 三，……”，数着数着床的晃动变小了。当数到第二十的时候，突然又来了一 次晃动，比第一次更厉害，整个楼层都在忍受剧痛似的”哗哗啦”乱响。这 短短的20秒钟间隔就是纵波和横波到达的时间差（地震通常会产生纵波和横 波，纵波在地球介质中传播得快，最先到达我们脚下，引起地表的上下运动； 横波跑得慢，我们感到的第二次强烈震动就是横波造成的，地面表现出水平 方向运动。由于横波携带了地震产生的大部分能量，因此它对地表建筑物的 破坏更为严重），反映了观测者和震源的距离，差1秒钟，表明约8公里远处 发生了地震，20秒钟则说明这次地震事件发生在约160公里处。于是，我有 了一个初步判断：地震不在北京–在距离北京160公里的地方有大地震发生了。 这和雷雨闪电的原理是一样的：天空两片雷雨云相遇时，发出闪电和雷声， 闪电（电磁波）跑得快，雷声（空气中得声波）跑得慢，我们先看见闪光， 后听见雷声，闪光和雷声之间得时间差，就表示发出闪光和雷电的云距我们 的距离。
4
2、S波
S波:S波跑的比P波慢，它只可以在固体传 播。在S波传播时，质点的运动方向与S波 的传播方向互相垂直，介质中产生剪切应 力。由于流体不能承受剪切应力，因此S波 不能在液体和气体中传播。 P波和S波的速度由介质的密度和弹性常数 决定。
5
6
7
体波传播示意图
8
二、面波 面波是沿地球表面附近传播的一种弹性波。 面波传播的速度都比体波慢。最重要的面 波有两种：Rayleigh 波（R波）和Love 波 （L波），它们的命名是为了纪念这些波的 发现者，英国科学家Lord Rayleigh 和 A.E.H. Love。
2
复习
一、波动 波动方程 波速、波长、周期、波频率、初相位、简 谐波与复杂波
3
3.1 地震波
一、 体波 地震在地球内部会产生两种体波：P波（Primary waves）和S波（Secondary waves）。 1、P波: 是跑的最快的波，它可以在固体、液体和气体中 传播。P波与空气中的声波很相似，质点沿着波 的传播方向做压缩和拉伸运动。
首波纵横波之间时间差小于1min43S，振动持续时间通常为3-5min之 间
远震: 震中距1000公里以上
18
1、地震波在介质界面上
19
2、地震波在地球内部的传播
20
地 球 的 结 构 及 波 的 传 播
21
地地 震下 图核年 上试 的验月 记在 录蒙日 曲大在 线拿内
州华 达 进 行 的 代 号 为 “ 无 暇 ” 的
1968 1 19
10
PcP PKiKP
200
垂 从直 外比 核例 及尺 内表 核示 反地 弹面 回运 来动 的的 回大 波小 （； 和纳
米 仅 是 ）紫 角光 度波 仅长 为的 一 度半 ；22
23
纵波、 横波 在地 球内 部的 传播 方式
24
3、直达波、界面反谢波、首波
25
5、远震地震波
3.0千米/秒
0
在同样条件下P波速度大于S波
15
16
四、地震波传播
地震波在物质介面上传播 地震波在地面传播 地震波在地壳内部传播（近震＼远震） 地震波走时曲线
17
按震中距大小不同分类
地方震: 震中距小于100公里
直达波纵横波之间时间差小于3S，振动持续时间通常为12min之间
近震 : 震中距100-1000公里
13
P波和S波的速度表达式
P波，速度Vp = V (K+ 3/4µ)/ρ 花岗岩: Vp = 5.5千米/秒; 水: Vp = 1. 5千米/秒 ρ为密度
S波，速度Vs=V µ/ρ 花岗岩: Vs =3.0 千米/秒; 水: Vs = 0 千米/秒
14
P波速度 S波速度
花岗岩
5.5千米/秒
水
1.5千米/秒
线
29
7、地震波在地表面传播
红
线
表
Байду номын сангаас
示P
和
PP
体
波
在
地
球
内
部
传
播
后
到
达
地
处。
30
红线表示P和PP体波在地球内部传播后到达地处。面波是发散的，这意味着它们 在传播时不断向外扩散。黄色条带表示任一时刻受面波影响的区域。
31
汶川地震波
32
33
观测点接收到地震波
34
现代地震仪工作原理
35
8、地震波的记录
9
图 Rayleigh波传播时，质点在沿着波传播方向的垂直的平面 做逆时针的椭圆运动，波到来时，地面的运动和水面上的波
浪运动一样
10
Love 波（L波）传播时，质点水平运动，而且运动方向与波 传播方向的垂直，地面上质点运动最大，越往地下深处运动
的幅度越小。
11
三、P波和S波的速度
提问：地震发生时，房屋怎么摇晃？ A : 一直上下晃 B : 一直左右摇 C : 先上下摇，后左右晃 D :先左右摇，后上下晃
36
37
38
五、地震波的波序
39
40
由于不同地震波类型的不同，它们到达时间也就先后不同， 从而形成一组序列－－称为地震波序
纵波最快，横波次之，而面波最慢
P波和S波的速度
P波和S波的速度决定于岩石的密度和内在 的弹性.即两个弹性性质---弹性模量:
体积模量 K=P / ΔV / V P压力 V体积 ΔV受力后体
积变化
剪切模量μ表示其刚性
花岗岩:K约27 X 1010达因/厘米2; 水:K约为2 X 1010达因/厘米2
花岗岩:µ约为1.6x1010达因/厘米2; 水:µ为0。
26
远震波不但传播路径长.而且波射线向 地球内部穿透的也深.
由于地球内部存在许多层面,波射线遇 到这些层面将发生反射、折射现象，从而 产生出新的波。地幔折射波、地表反射转 换波、核面反射转换波、地核穿透波
27
6、深震地震波
28
从穿
过地 最
幔的 简
P波 走时
单 的 地
作出 震
的地 走
震走 时
时曲 表
第三章 地震波的传播
1
地震时地面波动的描述
唐山地震发生在1976年7月28日凌晨3点多钟。当时笔者（陈颙）住在北京前 门附近一个非常破旧的二层木制结构的楼房里，楼房至少有五十年历史了， 除了外墙是砖砌的，地板和骨架都是木质的，一走起路来地板就发出”咯吱 咯吱”的呻吟声。那时正好是夏天，天气出奇的闷热，难以让人入睡。我刚 躺着一会儿，迷迷糊糊中就觉得床有些大幅度上下跳动，地板甚至整个楼房 都发出”嘎吱”的声音。我立刻意识到”有大地震发生了”。长年从事地震 工作的我被晃醒后没有立即下床，而是躺在床上开始数数，”一、二、 三，……”，数着数着床的晃动变小了。当数到第二十的时候，突然又来了一 次晃动，比第一次更厉害，整个楼层都在忍受剧痛似的”哗哗啦”乱响。这 短短的20秒钟间隔就是纵波和横波到达的时间差（地震通常会产生纵波和横 波，纵波在地球介质中传播得快，最先到达我们脚下，引起地表的上下运动； 横波跑得慢，我们感到的第二次强烈震动就是横波造成的，地面表现出水平 方向运动。由于横波携带了地震产生的大部分能量，因此它对地表建筑物的 破坏更为严重），反映了观测者和震源的距离，差1秒钟，表明约8公里远处 发生了地震，20秒钟则说明这次地震事件发生在约160公里处。于是，我有 了一个初步判断：地震不在北京–在距离北京160公里的地方有大地震发生了。 这和雷雨闪电的原理是一样的：天空两片雷雨云相遇时，发出闪电和雷声， 闪电（电磁波）跑得快，雷声（空气中得声波）跑得慢，我们先看见闪光， 后听见雷声，闪光和雷声之间得时间差，就表示发出闪光和雷电的云距我们 的距离。
4
2、S波
S波:S波跑的比P波慢，它只可以在固体传 播。在S波传播时，质点的运动方向与S波 的传播方向互相垂直，介质中产生剪切应 力。由于流体不能承受剪切应力，因此S波 不能在液体和气体中传播。 P波和S波的速度由介质的密度和弹性常数 决定。
5
6
7
体波传播示意图
8
二、面波 面波是沿地球表面附近传播的一种弹性波。 面波传播的速度都比体波慢。最重要的面 波有两种：Rayleigh 波（R波）和Love 波 （L波），它们的命名是为了纪念这些波的 发现者，英国科学家Lord Rayleigh 和 A.E.H. Love。
2
复习
一、波动 波动方程 波速、波长、周期、波频率、初相位、简 谐波与复杂波
3
3.1 地震波
一、 体波 地震在地球内部会产生两种体波：P波（Primary waves）和S波（Secondary waves）。 1、P波: 是跑的最快的波，它可以在固体、液体和气体中 传播。P波与空气中的声波很相似，质点沿着波 的传播方向做压缩和拉伸运动。
首波纵横波之间时间差小于1min43S，振动持续时间通常为3-5min之 间
远震: 震中距1000公里以上
18
1、地震波在介质界面上
19
2、地震波在地球内部的传播
20
地 球 的 结 构 及 波 的 传 播
21
地地 震下 图核年 上试 的验月 记在 录蒙日 曲大在 线拿内
州华 达 进 行 的 代 号 为 “ 无 暇 ” 的
1968 1 19
10
PcP PKiKP
200
垂 从直 外比 核例 及尺 内表 核示 反地 弹面 回运 来动 的的 回大 波小 （； 和纳
米 仅 是 ）紫 角光 度波 仅长 为的 一 度半 ；22
23
纵波、 横波 在地 球内 部的 传播 方式
24
3、直达波、界面反谢波、首波
25
5、远震地震波
3.0千米/秒
0
在同样条件下P波速度大于S波
15
16
四、地震波传播
地震波在物质介面上传播 地震波在地面传播 地震波在地壳内部传播（近震＼远震） 地震波走时曲线
17
按震中距大小不同分类
地方震: 震中距小于100公里
直达波纵横波之间时间差小于3S，振动持续时间通常为12min之间
近震 : 震中距100-1000公里
13
P波和S波的速度表达式
P波，速度Vp = V (K+ 3/4µ)/ρ 花岗岩: Vp = 5.5千米/秒; 水: Vp = 1. 5千米/秒 ρ为密度
S波，速度Vs=V µ/ρ 花岗岩: Vs =3.0 千米/秒; 水: Vs = 0 千米/秒
14
P波速度 S波速度
花岗岩
5.5千米/秒
水
1.5千米/秒
线
29
7、地震波在地表面传播
红
线
表
Байду номын сангаас
示P
和
PP
体
波
在
地
球
内
部
传
播
后
到
达
地
处。
30
红线表示P和PP体波在地球内部传播后到达地处。面波是发散的，这意味着它们 在传播时不断向外扩散。黄色条带表示任一时刻受面波影响的区域。
31
汶川地震波
32
33
观测点接收到地震波
34
现代地震仪工作原理
35
8、地震波的记录
9
图 Rayleigh波传播时，质点在沿着波传播方向的垂直的平面 做逆时针的椭圆运动，波到来时，地面的运动和水面上的波
浪运动一样
10
Love 波（L波）传播时，质点水平运动，而且运动方向与波 传播方向的垂直，地面上质点运动最大，越往地下深处运动
的幅度越小。
11
三、P波和S波的速度
提问：地震发生时，房屋怎么摇晃？ A : 一直上下晃 B : 一直左右摇 C : 先上下摇，后左右晃 D :先左右摇，后上下晃
36
37
38
五、地震波的波序
39
40
由于不同地震波类型的不同，它们到达时间也就先后不同， 从而形成一组序列－－称为地震波序
纵波最快，横波次之，而面波最慢