地震概论第三章地震波(精选PPT)
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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。
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
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
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。
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
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。
线
29
7、地震波在地表面传播
红
线
表
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
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ห้องสมุดไป่ตู้ : 震中距100-1000公里
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
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
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。
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
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。
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
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
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6、深震地震波
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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
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。
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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。
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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
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。
线
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7、地震波在地表面传播
红
线
表
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
3.0千米/秒
0
在同样条件下P波速度大于S波
15
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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
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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ห้องสมุดไป่ตู้ : 震中距100-1000公里
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
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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。
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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
1968 1 19
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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
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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。
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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