深部地球物理

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天然地震波可分为体波和面波,而体波又课分为p波和s波。

纵波指的是质点振动方向与波的传播方向一致的地震波。

横波:质点振动方向与波的传播方向垂直。它有偏振:质点在水平面内的振动分量,称为SH波,质点在垂直面内的振动分量称为SV波。

面波:一部分能量沿着界面传播,随深度增加其能量迅速衰减,形成面波。换句话说,面波是一种导波,其能量限制在波导内。在波导内传播的波称为导波,又称为槽波。有关地层的顶底面间构成一个波导,自由界面与莫霍面间形成波导,自有界面与幔核界面构成另一波导。2,

地震仪把地面震动分解为南北、东西、上下三个分量经放大记录在图纸上,就得到了天然地震记录——地震图。在地震图中,一个清晰的震动脉冲的初至时刻称为地震相。不同的地震相表示不同传播路径的地震波。天然地震相的识别也是依据地震波的运动学(走时、震中距与速度)特征和动力学(周期、振幅、相位及震动方向)特征。

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4,地球内部结构是指地球内部的分层结构。根据地震波在地下不同深度传播速度的变化,一般将地球内部分为三个同心球层:

地核、地幔和地壳。中心层是地核;中间是地幔;外层是地壳。地壳与地幔之间由莫霍面界开,地幔与地核之间由古登堡面界开。地震一般发生在地壳之中。地壳内部在不停地变化,由此而产生力的作用,使地壳岩层变形、断裂、错动,于是便发生地震。超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍,所以超级地震影响十分广泛,也是十分具破坏力。

地震:地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂,产生的震波,从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震(earthquake)就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动。它就象刮风、下雨、闪电、一样,是地球上经常发生的一种自然现象。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震,能引起巨大的波浪,称为海啸。地震是极其频繁的,全球每年发生地震约500万次。

今天探测器可以遨游太阳系外层空间,但对人类脚下的地球内部却鞭长莫及。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。

地壳:地壳是地球的表面层,也是人类生存和从事各种生产活动的场所。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65公里以上;海洋下的地壳厚度仅约5~10公里;整个地壳的平均厚度约17公里,这与地球平均半径6371公里相比,仅是薄薄的一层。

地壳上层为花岗岩层(岩浆岩),主要由硅-铝氧化物构成;下层为玄武岩层(岩浆岩),主要由硅-镁氧化物构成。理论上认为过地壳内的温度和压力随深度增加,每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明,在深达3公里以上时,每深入100米温度升高2.5℃,到11公里深处温度已达200℃。

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。

地壳是地球表面以下、莫霍面以上的固体外壳,地震波在其中传播速度比较均匀。地球厚度变化有规律,其规律是:地球大范围固体表面的海拔越高,地壳越厚;海拔越低,地壳越薄。地壳由90多种元素组成,它们多以化合物的形态存在。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁8种元素的质量占地壳总质量的98.04%。其中氧几乎占1/2,硅占1/4。硅酸盐类矿物在地壳中分布最广。

地幔:地壳下面是地球的中间层,叫做“地幔”,厚度约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。地幔又可分成上地幔和下地幔两层。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。软流层以上的地幔部分和地壳共同组成了岩石圈。下地幔温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性固态。

地幔上层物质具有固态特征,主要由铁、镁的硅酸盐类矿物组成,由上而下,铁、镁的含量逐渐增加。

地核:地幔下面是地核,地核的平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层,外地核厚度约2080公里,物质大致成液态,可流动;过渡层的厚度约140公里;内地核是一个半径为1250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,密度为每立方厘米13克

美国一些科学家用实验方法推算出地幔与核交界处的温度为3500℃以上,外核与内核交界处温度为6300℃,核心温度约6600℃。

横波不能在外核中传播,表明了外核的物质在高温和高压环境下呈液态或熔融状态。它们相对于地壳的“流动”,可能是地球磁场产生的主要原因。一般认为地球内核呈固态。(软流层一般认为可能是岩浆的主要发源地之一)

5,弹性回跳理论是一个解释发生地震原因的理论。在1906年旧金山大地震后由Henry Fielding Reid 提出,是根据观测圣安德列斯断层产生水平移动而提出的一种假说,是出现最早、应用最广的关于地震成因的假说。

假说认为地震的发生,是由于地壳中岩石发生了断裂错动,而岩石本身具有弹性,在断裂发生时已经发生弹性变形的岩石,在力消失之后便向相反的方向整体回跳,恢复到未变形前的状态。这种弹跳可以产生惊人的速度和力量,把长期积蓄的能量于霎那间释放出来,造成地震。

总之,地震波是由于断层面两侧岩石发生整体的弹性回跳而产生的,来源于断层面。

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