1、關(guān)于地震波摘要：地震波是指從震源產(chǎn)生向四外輻射的彈性波。地球內(nèi)部存在著地震波 速度突變的基干界面、莫霍面和古登堡面，將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三 個圈層。關(guān)鍵詞：地震波輻射地球內(nèi)部:背景2008年5月12日14時28分04秒，四川汶川、北川，8級強震猝然襲來，大地顫抖， 山河移位，滿目瘡痍，生離死別西南處，國有蕩。這是新中國成立以來破壞性最強、 波及范圍最大的一次地震。此次地震重創(chuàng)約50萬平方公里的中國大地！為表達全國各 族人民對四川汶川大地震遇難同胞的深切哀悼，國務(wù)院決定，2008年5月19日至21 日為全國哀悼日。自2009年起，每年5月12日為全國防災(zāi)減災(zāi)日。1976年7月28日北京

2、時間03時42分53.8秒，在中國河北省唐山、豐南一帶（東經(jīng)118.2， 北緯39.6）發(fā)生了強度里氏7.8級（矩震級7.5級），震中烈度XI度，震源深度23千米 的地震。地震持續(xù)約12秒。有感范圍廣達14個省、市、自治區(qū)，其中北京市和天津市 受到嚴重波及。強震產(chǎn)生的能量相當(dāng)于400顆廣島原子彈爆炸。整個唐山市頃刻間夷為 平地，全市交通、通訊、供水、供電中斷。唐山地震沒有小規(guī)模前震，而且發(fā)生于凌晨 人們熟睡之時，使得絕大部分人毫無防備，造成24.2萬人死亡，重傷16.4萬人，名列 20世紀世界地震史死亡人數(shù)第一。邢臺地震由兩個大地震組成：1966年3月8日5時29分14秒，河北省邢臺專區(qū)隆堯縣

3、（北緯37度21分，東經(jīng)114度55分）發(fā)生震級為6.8級的大地震，震中烈度9度強； 1966年3月22日16時19分46秒，河北省邢臺專區(qū)寧晉縣（北緯37度32分，東經(jīng) 115度03分）發(fā)生震級為7.2級的大地震，震中烈度10度。兩次地震共死亡8064人， 傷38000人，經(jīng)濟損失10億元。這是一次久旱之后的大震。二：地震的發(fā)生原理及傳播方式發(fā)生原理：這是英文seismic wave.由地震震源發(fā)出的在地球介質(zhì)中傳播的彈性波。地球內(nèi) 部存在著地震波速度突變的基干界面、莫霍面和古登堡面，將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地 核三個圈層。地震震源發(fā)出的在地球介質(zhì)中傳播的彈性波。地震發(fā)生時，震源區(qū)的介質(zhì)發(fā)

4、生 急速的破裂和運動，這種擾動構(gòu)成一個波源。由于地球介質(zhì)的連續(xù)性，這種波動就向地球內(nèi) 部及表層各處傳播開去，形成了連續(xù)介質(zhì)中的彈性波。傳播方式：地震波按傳播方式分為三種類型：縱波、橫波和面波?？v波是推進波，地殼中傳 播速度為5. 57千米/秒，最先到達震中，又稱P波，它使地面發(fā)生上下振動，破壞性較 弱。橫波是剪切波：在地殼中的傳播速度為3.24.0千米/秒，第二個到達震中，又稱S波， 它使地面發(fā)生前后、左右抖動，破壞性較強。面波又稱L波，是由縱波與橫波在地表相遇 后激發(fā)產(chǎn)生的混合波。其波長大、振幅強，只能沿地表面?zhèn)鞑ィ窃斐山ㄖ飶娏移茐牡闹?要因素。1989年10月17日當(dāng)洛馬普瑞特地震襲擊

5、時，我在伯克利家中突然感到房屋搖動，我開始 計時。10秒鐘后搖動突然變的特別厲害，這表示S波已經(jīng)到達。P波總是首先從震源來到， 因為它們沿同一路徑傳播時比S波速度快。利用波的這一特性，我可以計算出這個地震的 震源在80多千米以外。P波和S波的實際傳播速度取決于巖石的密度和內(nèi)在的彈性。對線 彈性物質(zhì)而言，當(dāng)波與運行方向無關(guān)時，波速僅取決于兩個彈性性質(zhì)，稱為彈性模量：巖石 的體積模量k和剪切模量比當(dāng)向巖石立方塊表面施加一均勻壓力時，其體積將減小，其單位體積的體積變化作為所 需壓力大小的度量，稱為體積模量。當(dāng)P波穿過地球內(nèi)部傳播時發(fā)生的就是這種類型的變 形；因為它只引起體積變化，所以在流體中也可以發(fā)

6、生，與在固體中一樣。通常體積模量越 大，P波的速度就越大。第二種變形類型是，在向巖石立方塊體兩相對的面上施加方向相反 的切向力時，這體積方塊將受剪切而變形，而沒有體積變化。同樣，圓柱狀巖心兩頭受大小 相等方向相反力扭曲時也發(fā)生這種變形。巖石對剪切或扭曲應(yīng)力的抵抗越大，其剛性就越大。 S波通過剪切巖石而傳播，剪切模量給出其速度的量度。通常是剪切模量越大，S波速度就 越大。P波和S波速度的簡單公式在下面給出。這些表達式與已經(jīng)提到的波的重要性質(zhì)一致: 因為流體的剪切模量是0，剪切波在水中的速度為0，因為兩個彈性模量總是正的，所以P 波比S波傳播得快。因為地球內(nèi)部的強大壓力，巖石的密度隨深度增大。由于

7、密度在P波 和S波速度公式中的分母項上，表面看來，波速度應(yīng)隨其在地球的深度增加而減小。然而 體積模量和剪切模量隨深度而增加，而且比巖石密度增加得更快（但當(dāng)巖石熔融時，其剪切 模量下降至0）。這樣，在我們的地球內(nèi)部P和S地震波速一般是隨深度而增加的，在第6 章中將進一步討論。雖然某一給定巖石彈性模量是常數(shù)，但在一些地質(zhì)環(huán)境里巖石不同方向上的性質(zhì)可以顯 著變化。這種情況叫各向異性，這時，P波和S波向不同方位傳播時具有不同速度。通過 這種各向異性性質(zhì)的探測，可以提供有關(guān)地球內(nèi)部地質(zhì)狀況的信息，這是當(dāng)今廣泛研究的問 題。但在以下的討論中將限制在各向同性的情況，絕大多數(shù)地震運動屬于這種情況。三：簡諧波最

8、簡單的波是簡諧波，即具有單一頻率和單一振幅的正弦波，如框圖2.1所示。實際地震記 錄波形包含著多種波長的波，短波長的波疊加在較長波長的波上，如圖2.10所示。由法國 物理學(xué)家傅里葉首次于1822年將復(fù)雜的波列定量表達為各種不同頻率和振幅的簡諧波的疊 加，如圖2.3所示。較高階的諧波的頻率是最低頻的基波頻率的整數(shù)倍。實際記錄的地面運 動可用傅里葉方法，即由計算機分別考察各諧波組分來進行分析描述參量波動可用一些特定的參量來描述?？疾炜驁D2.1中以實線畫出的正弦波，它表示時刻t 位于x處的質(zhì)點波動位移為y。假設(shè)波的最大幅度為A，波長入是兩個相鄰波峰之間的距離。一完整的波（從一個波峰到下一個波峰）走過

9、一個波長的時間稱為周期T。這樣，波速v 是波長除以周期。v =A/T波的頻率f，是每秒鐘走過的完整波的數(shù)目，所以f = 1/T一個波的確實位置取決于它相對于波起始的時間和與起始點的距離，圖中細線描繪的波 是第一個波向前面移動一個短距離，稱之為由于這一移動而出現(xiàn)了相移。性質(zhì)推導(dǎo)彈性模量和波速均質(zhì)各向同性的固體可由兩個常數(shù)：k和p來描述其彈性，兩常數(shù)都可表示為單位面 積的力。k是體積模量，表示不可壓縮性?；◢弾r：k約為27x1010達因/厘米2；水：k約為2x1010達因/厘米2。M是剪切模量，表示其剛性?；◢弾r：p約為1.6x1010達因/厘米2；水：p為0。密度為p的彈性固體內(nèi)，可以傳播兩種彈

10、性波。P 波，速度 vP =Wk+3/4p）/p。花崗巖：vP=5.5千米/秒；水：vP=1.5千米/秒。S 波，速度 vS=p/p0花崗巖：vS=3.0千米/秒；水：vS=0千米/秒。四：地震共振地震波的反射和折射有時可使地震能量匯集于一地質(zhì)構(gòu)造中，如沖積河谷，因為那里在 近地表處有較軟巖石或土壤。稍后將討論的1985年墨西哥城和1989年洛馬普瑞特地震時 嚴重破壞的特殊分布區(qū)可以用此原因解釋（圖2.7）。其效應(yīng)與在一個屋子里面聲波能被墻 多次反射形成回音匯集能量一樣。在地震時，P波和S波從遠處傳來，折射入谷地，它們 的速度在剛性小的巖石中減低，它們在谷底下傳 播直到接近谷邊緣時，部分能量折

11、射回到盆地中。這樣，波開始往復(fù)傳播，類似池塘中的水 波。不同的P波和S波交織，回轉(zhuǎn)的波峰疊加在射入的波峰上，引起幅度的變化。這時每 一疊加波的相位是關(guān)鍵，因為當(dāng)交切的波位相相同時能量會加強。通過這種正干涉”，地震 能量在某些頻率波段匯集起來。如果沒有波的幾何擴散和摩擦耗散，即振動的巖石和土壤使 一些波能轉(zhuǎn)化為熱，波的干涉造成的振幅增長真可能造成災(zāi)難性的后果。可以從另一種角度去認識在限定的地質(zhì)構(gòu)造中地震波的效應(yīng)。如同在池塘里看到的交叉 水波一樣，干涉的地震波可產(chǎn)生駐波，表觀上，干涉波似乎站住不動了，地面似乎純粹作上 下震動。同樣地，當(dāng)弦樂器如豎琴的弦被撥動時，也產(chǎn)生駐波。一般來說，地震時，往往在

12、 一河谷或類似的構(gòu)造中激發(fā)許多不同頻率和振幅的P波和S波，松軟土壤能增強在許多頻 段上的運動，與音樂中的情況一樣，產(chǎn)生顯著的泛音或高階振型。如果布設(shè)足夠的地震波記 錄儀器，有時能夠識別出這種泛音。五：地震時的防護措施震時就近躲避，震后迅速撤離到安全的地方是應(yīng)急防護的較好方法。所謂就近躲避，就 是因地制宜地根據(jù)不同的情況作出不同的對策。在學(xué)校中，地震時最需要的是學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和教 師的冷靜與果斷。有中長期地震預(yù)報的地區(qū)，平時要結(jié)合教學(xué)活動，向?qū)W生們講述地震和防、 避震知識。震前要安排好學(xué)生轉(zhuǎn)移、撤離的路線和場地；震后沉著地指揮學(xué)生有秩序地撤離。 在比較堅固、安全的房屋里，可以躲避在課桌下、講臺旁、教學(xué)

13、樓內(nèi)的學(xué)生可以到開間小、 有管道支撐的房間里，決不可讓學(xué)生們亂跑或跳樓。地震發(fā)生時，高層建筑物的玻璃碎片和大樓外側(cè)混凝土碎塊、以及廣告招牌，馬口鐵板、 霓紅燈架等，可能掉下傷人，因此在街上走時，最好將身邊的皮包或柔軟的物品頂在頭上，無物品時也可用手護在頭上，盡可能作好自我防御的準備，要鎮(zhèn)靜，應(yīng)該迅速離開電線桿和 圍墻，跑向比較開闊的地區(qū)躲避。地震一旦發(fā)生，首先要保持清醒、冷靜的頭腦，及時判別震動狀況，千萬不可在慌亂中 跳樓，這一點極為重要。其次，可躲避在堅實的家具下，或墻角處，亦可轉(zhuǎn)移到承重墻較多、 開間小的廚房、廁所去暫避一時。因為這些地方結(jié)合力強，尤其是管道經(jīng)過處理，具有較好 的支撐力，抗

14、震系數(shù)較大?？傊?，震時可根據(jù)建筑物布局和室內(nèi)狀況，審時度勢，尋找安全 空間和通道進行躲避，減少人員傷亡。震后自救地震時如被埋壓在廢墟下，周圍又是一片漆黑，只有極小的空間，你一定不要驚慌，要沉著， 樹立生存的信心，相信會有人來救你，要千方百計保護自己。地震后，往往還有多次余震發(fā)生，處境可能繼續(xù)惡化，為了免遭新的傷害，要盡量改善自己 所處環(huán)境。此時，如果應(yīng)急包在身旁，將會為你脫險起很大作用。在這種極不利的環(huán)境下，首先要保護呼吸暢通，挪開頭部、胸部的雜物，聞到煤氣、毒氣時， 用濕衣服等物捂住口、鼻；避開身體上方不結(jié)實的倒塌物和其它容易引起掉落的物體；擴大 和穩(wěn)定生存空間，用磚塊、術(shù)棍等支撐殘垣斷壁，以防余震發(fā)生后，環(huán)境進一步惡化。設(shè)法脫離險境。如果找不到脫離險境的通道，盡量保存體力，用石塊敲擊能發(fā)出聲響的物體， 向外發(fā)出呼救信號，不要哭喊、急躁和盲目行動，這樣會大量消耗精力和體力，盡可能