第一節(jié)波的性質(zhì)簡述第二節(jié)地震波第三節(jié)地震波的類型第四節(jié)地震波的波序第二章地震波

波動(dòng)是振動(dòng)的傳播過程。機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程。電磁波：變化的電場和變化的磁場在空間的傳播過程。第一節(jié)波的性質(zhì)簡述1.機(jī)械波產(chǎn)生的條件彈性介質(zhì)

注：波動(dòng)是波源的振動(dòng)狀態(tài)或振動(dòng)能量在介質(zhì)中的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波前進(jìn)。波源產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的振源傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)2.橫波和縱波橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直。

注：在固體中可以傳播橫波或縱波，在液體、氣體(因無剪切效應(yīng))中只能傳播縱波?？v波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向平行。振動(dòng)方向傳播方向波谷波峰波密波疏

當(dāng)波源作簡諧振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)也作簡諧振動(dòng)，這時(shí)的波動(dòng)稱為簡諧波(正弦波或余弦波)?？v波和橫波的傳播過程：3.波陣面和波射線波線：沿波的傳播方向作的一些帶箭頭的線。波線的指向表示波的傳播方向。波陣面：在波動(dòng)過程中，把振動(dòng)相位相同的點(diǎn)連成的面(簡稱波面)。波前：在任何時(shí)刻，波面有無數(shù)多個(gè)，最前方的波面即是波前。波前只有一個(gè)。平面波：波面為平面球面波：波面為球面柱面波：波面為柱面波陣面和波射線平面波球面波波線波陣面波陣面波線1、在各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，波線和波陣面垂直。注：2、在遠(yuǎn)離波源的球面波波面上的任何一個(gè)小部份，都可視為平面波。球面波、柱面波的形成過程：波陣面和波射線4.波長和頻率頻率和周期只決定于波源，和介質(zhì)種類無關(guān)。頻率：周期的倒數(shù)。周期：傳播一個(gè)波長距離所用的時(shí)間。波長：在同一條波線上，相差為的質(zhì)點(diǎn)間的距離。波速、周期和波長之間存在如下關(guān)系：—波速—周期—波長—頻率波長、頻率和波速之間的關(guān)系個(gè)

當(dāng)波長遠(yuǎn)大于介質(zhì)分子間的距離時(shí)，宏觀上介質(zhì)可視為是連續(xù)的；若波長小到分子間距尺度時(shí)，介質(zhì)不再具備連續(xù)性，此時(shí)不能傳播彈性波。彈性波在介質(zhì)中傳播時(shí)存在一個(gè)頻率上限。我們見到的波動(dòng)很少是單頻率的，它們通常是不同頻率波動(dòng)的混合。在更多的情況下，盡管一種特定的波并不是單一頻率的，在這種波的波譜中卻有一個(gè)或幾個(gè)起主要作用的優(yōu)勢頻率。對于光波來說，不同的優(yōu)勢頻率決定了不同的顏色，而對于聲波來說，不同的優(yōu)勢頻率決定了不同的音調(diào)。當(dāng)涉及頻率或周期的時(shí)候，我們指的一般都是這種優(yōu)勢頻率或優(yōu)勢周期。我們可以用波前來描述波的傳播。在高頻近似的情況下，我們也可以使用波射線來描述波的傳播。這種情況與在光學(xué)中所見到的情形是相似的：在那里，我們可以使用光線來描述光波的傳播，光線不僅能描述光的傳播，而且還可以很好地描述光在不同介質(zhì)的分界面上的反射和折射。但是，如果涉及到光波的干涉、散射和衍散，那么光線的概念就不再適用，我們還得回到光波的概念。

第二節(jié)地震波地震波是一種由地震震源發(fā)出在地球內(nèi)部傳播的波。至今為止,人們對地球內(nèi)部的認(rèn)識主要來自地震學(xué)，因?yàn)槿藗儾荒苤苯舆_(dá)到地球內(nèi)部，只能靠地震激發(fā)的地震波來研究它。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),從震源輻射出各種類型的波,有些波通過地球內(nèi)部傳播,有些沿著表面?zhèn)鞑ァ倪@些波的走時(shí),頻率和振幅特性或頻散性質(zhì),可以確定地球內(nèi)部的波速和深度的關(guān)系。一、彈性介質(zhì)及彈性常量

1、彈性介質(zhì)巖石或地層的連續(xù)性并不好,而且?guī)r石的化學(xué)成分和物理性質(zhì)也常有變化。但是,我們所討論的地震波,其波長一般大于數(shù)百米以至數(shù)千米,因此地球介質(zhì)通常可以認(rèn)為是均勻和連續(xù)的。對于天然地震和人工爆破,除了在源附近外,介質(zhì)所受的力一般都是很小的,延續(xù)的時(shí)間很短,通常可以視介質(zhì)為完全彈性體。介質(zhì)的彈性性質(zhì)(elastic)：DLs應(yīng)變：

e=DL/LDL/L=s/E應(yīng)力：

s=F/As=EeHooke’sLaw:未加載

加載卸載介質(zhì)的脆性性質(zhì)(brittle)DLs未加載

加載卸載介質(zhì)的塑性性質(zhì)(plastic):DLs未加載

加載卸載卸載不能完全恢復(fù)原狀，有“永久殘余變形”。Stress-StrainRelation

(basedonexperimentalresult)Linearrange(Hooke’sLaw)ElasticrangefailurePlasticdeformationPermanentstrain0Strain(e)Stress(s)Failure(brittle)Rheology（流變學(xué)）PropertyTime(t)Strain(e)stressappliedpermanentstrainonoffelasticanelasticplastic

應(yīng)力、應(yīng)變及廣義胡克定律hDhAF截面積：作用在A上的拉力胡克定律：應(yīng)力：應(yīng)變：2、彈性常量

⑴楊氏模量(E)

在線應(yīng)變(純伸長或純壓縮)情況下,應(yīng)力與應(yīng)變滿足

式中

L是縱向應(yīng)力引起的長度變化,E為楊氏模量。⑵泊松比()

當(dāng)樣品受到縱向拉力,在縱向發(fā)生伸長的同時(shí),在橫向上也必然發(fā)生相應(yīng)的縮短,反之,縱向壓縮,必伴隨橫向的擴(kuò)張。設(shè)樣品的橫截面線度為d,其變化量為

d,則橫向線度的相對變化率

d/d與縱向長度的相對變化率

L/L之比為常數(shù),此常數(shù)即為泊松比,即式中稱為泊松比。實(shí)驗(yàn)表明,對于一切介質(zhì),介于0到1/2之間,金屬介于1/4到1/3之間。對于地球介質(zhì),常取1/4表示地幔的大部分,對于地球外核(液態(tài))取為1/2。式中的負(fù)號表明

d與

L變化方向相反。⑶體變模量(K)

在地球介質(zhì)中,最常見的是液體靜壓力,即各個(gè)方向都受到壓力,且大小相等。體變模量則表示在這種情況下應(yīng)力與應(yīng)變的比值,即式中K稱為體變模量,

V是靜壓力引起的體積變化量。⑷切變模量(

)

在單純發(fā)生剪切應(yīng)力(力的方向與受力面平行)時(shí),應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為切變模量。切應(yīng)變時(shí)不發(fā)生體積變化,僅發(fā)生形狀變化?？梢员硎境?/p>

式中

是在切變情況下的偏轉(zhuǎn)角度,

為切變模量,或叫剛性系數(shù)。

上述的E、K、

、四個(gè)彈性常數(shù)是由物質(zhì)本身性質(zhì)決定的。在這四個(gè)彈性常數(shù)中,只有兩個(gè)是獨(dú)立的,滿足：

xyz(x,y,z)

一般情況下，物體的變形用位移場或形變場描述。

因此，一般情況下的應(yīng)變用位移場來描述。二、波動(dòng)方程

在沒有外力作用時(shí),彈性介質(zhì)的位移場應(yīng)滿足方程

式中

也是一個(gè)彈性常數(shù),稱為拉梅常數(shù),滿足對上式求散度,得其中所得方程表示一種波動(dòng),其速度為Vp。顯然根據(jù)

的定義,這種波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致,稱為縱波；Vp稱為縱波速度。對上式求旋度,得其中所得方程表示一種波動(dòng),其速度為Vs。顯然根據(jù)

的定義,這種波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向垂直,稱為橫波；Vs為橫波速度。地震橫波和縱波在無界彈性介質(zhì)中，存在兩種基本類型的彈性波：縱波（Longitudinalwave,orCompressionalwave)--質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與振動(dòng)（能量）傳播方向一致

--傳播速度為：(2)

橫波（Transversewave,orShearwave)--質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與振動(dòng)（能量）傳播方向垂直

--傳播速度為：縱波速度比橫波速度大（一般為：）因此，在地震記錄上縱波總是首先到達(dá)。所以，縱波也被稱為P波（Primarywave）

橫波也被稱為S波（Secondarywave）如果切變模量

＝0,則橫波速度Vs=0。這說明在切變模量為零的介質(zhì)(液體)中,橫波不能通過。地球的外核由于沒有橫波通過,應(yīng)當(dāng)屬于液態(tài)性質(zhì)。很多固體,特別是地表附近的巖石,它的泊松比接近于1/4。這時(shí)

=

,于是有,這種關(guān)系式稱為泊松關(guān)系式,滿足此關(guān)系式的介質(zhì)稱為泊松介質(zhì)。第三節(jié)地震波的類型

在無限、各向同性的均勻彈性介質(zhì)中,僅有兩種類型的彈性波傳播,即縱波和橫波。但是在半無限、各向同性的均勻彈性介質(zhì)或成層介質(zhì)中,有可能出現(xiàn)一種彈性波,這種波的特點(diǎn)是：擾動(dòng)的幅度隨著離開界面距離的增加而迅速衰減,或者說,擾動(dòng)只局限于界面附近。通常稱這種波為面波。由于地球具有邊界和內(nèi)部分層構(gòu)造,地震波不僅有縱波和橫波,還有面波和地球自由振蕩。1.體波

體波是指可以在地球內(nèi)部三維空間中向任何方向傳播的波，包括P波和S波。彈性波的傳播,實(shí)際是介質(zhì)中彈性形變的傳播,任何復(fù)雜的彈性應(yīng)變都可分解為兩種基本應(yīng)變——體變和切變來表示,與體變相應(yīng)的為縱波,與切變相應(yīng)的為橫波?？v波橫波縱波橫波S波可以分解成兩個(gè)分量,S波平行于界面的位移分量為SH波,S波在入射線和界面法線構(gòu)成的平面上(稱為入射面)的位移分量為SV波

P波和S波的主要差異（1）P波的傳播速度比S波快，地震圖上先出現(xiàn)P波。（2）P波和S波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)（偏振）方向相互垂直。（3）一般情況下，三分量地震圖上P波的垂直分量相對較強(qiáng)，S波的水平分量相對較強(qiáng)。（4）S波的低頻成分比P波豐富。（5）天然地震的震源破裂通常剪切破裂和剪切錯(cuò)動(dòng)為主，震源向外輻射的S波的能量比P波的強(qiáng)。（6）P波通過時(shí)，質(zhì)元無轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而有體積變化，P波是一種無旋波。S波通過時(shí)，質(zhì)元有轉(zhuǎn)動(dòng)，而無體積變化，S波一種無散的等容波。

在一定的邊界條件下，彈性波動(dòng)方程還給出面波和自由振蕩解。2.面波(Surfacewaves)

頻率相速度S1S2S3S2S1S3Time面波的性質(zhì)：能量分布；頻散特征。z簡正振型面波的類型

Rayleigh波Rayleigh波Love波Rayleigh波面波的類型

Love波Rayleigh波面波在研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題上的應(yīng)用觀測（地震圖）fc(f)理論計(jì)算fc(f)比較地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)

類似的方法也可以用于研究其它問題，例如：納米材料的力學(xué)性質(zhì)。面波是指沿地球表面?zhèn)鞑サ?在與界面相垂直的方向上,波動(dòng)的振幅急劇衰減。在地震記錄上，面波的振幅一般比體波大。面波的能量被捕獲在表面才能沿著或近地表傳播，在倫敦的圣保羅大教堂“耳語長廊”或中國天壇回音壁的墻面上捕獲的聲波就是面波。不同周期的面波,其滲透深度不同；周期愈大的波,其滲透深度愈大。在半無限的均勻介質(zhì)中,不產(chǎn)生勒夫波,而且它所產(chǎn)生的瑞利波沒有頻散。地震記錄中出現(xiàn)勒夫波以及有頻散的瑞利波，則說明地下的介質(zhì)是不均勻的或是成層的。3.地球自由振蕩(FreeOscillationoftheEarth)

環(huán)型振蕩球型振蕩地球自由振蕩(FreeOscillationoftheEarth)

0S0:?balloon?or?

breathing

?:radialonly(20.5minutes)0S2

:?football?mode(Fundamental,53.9minutes)0S3

:(25.7minutes)0S29

:(4.5minutes)......Rem:0S1=translation...地球自由振蕩(FreeOscillationoftheEarth)

1T2

(12.6minutes)0T2

:?twisting?mode(44.2minutes,observedin1989withanextensometer)0T3(28.4minutes)Rem:0T1=rotation

0T0=notexisting自由振蕩的頻散特征影響自由振蕩周期的因素：（1）自轉(zhuǎn)（2）橫向非均勻性自由振蕩在研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題上的應(yīng)用觀測（地震圖）理論計(jì)算比較地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)用面波研究地震震源2004年12月26日，印尼西亞蘇門答蠟島附近海域里氏7.9級強(qiáng)烈地震

自由振蕩方法也被用于研究其它問題，例如：天體物理學(xué)問題，行星科學(xué)問題…..4.脈動(dòng)

實(shí)際地震記錄中，除了地震產(chǎn)生的振動(dòng)之外，記錄顯示并不是一條直線，而會(huì)有一些背景噪聲或脈動(dòng)。過去一般認(rèn)為這些背景噪聲都是沒有用的，而且會(huì)影響地震信號，但是最近的研究表明，這種脈動(dòng)或背景噪聲也從某種程度上反映了地球內(nèi)部構(gòu)造的信息，因此也可以被用來探究地球內(nèi)部構(gòu)造。第四節(jié)地震波的波序由于不同地震波類型的傳播速度不同，它們到達(dá)時(shí)間也就不同，從而形成一組序列，它解釋了地震時(shí)地面開始搖晃后我們經(jīng)歷的感覺。一般到序：P波、S波、勒夫面波、瑞利面波、地震尾波北京大學(xué)在山西的臨時(shí)臺站的地震記錄的三分量及相關(guān)震相圖

END！Thankyouforyourattentionandcooperation!第一節(jié)地震波傳播的基本概念第二節(jié)地震波傳播的基本理論第三節(jié)體波各種震相和走時(shí)表第三章地震波傳播理論

第一節(jié)地震波傳播的基本概念一、地球介質(zhì)和彈性波

地震波是地下傳播的震動(dòng)，必然與巖石的彈性有關(guān)，一般都假定巖石是一種完全彈性體。在一般的地震波計(jì)算中，地球介質(zhì)可以做為各向同性的完全彈性體來對待。二、首波（或側(cè)面波）

若介質(zhì)是分層的，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ傻退俚囊环较蚋咚俚囊环饺肷鋾r(shí)，還存在一種波，叫做側(cè)面波(或叫首波、折射波、衍射波、行走反射波，等等)。雖然首波的傳播路徑總是比直達(dá)波長，但是因?yàn)槭撞ㄔ诜纸缑嫔鲜且陨顚咏橘|(zhì)中的速度來傳播的，因此超過一定臨界距離之后，首波就會(huì)比直達(dá)波率先到達(dá)臺站。

P波和S波都會(huì)有相應(yīng)的首波。三、地震波的吸收和衰減

將地球介質(zhì)當(dāng)作是完全彈性體是一種近似，實(shí)際上在波動(dòng)傳播過程中，介質(zhì)會(huì)吸收波動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為熱能。振幅隨時(shí)間的衰減可用表示，為衰減系數(shù)。

距離后，因介質(zhì)對能量的吸收而導(dǎo)致振幅的減小，可用表示,稱為吸收系數(shù)。

波傳播

表示能量消耗的另一個(gè)重要參數(shù)Q叫做品質(zhì)因子，這是由電路理論借用來的一個(gè)概念，定義E是一定體積的介質(zhì)在一周期時(shí)間內(nèi)所存儲(chǔ)的最大應(yīng)變能，四、震中距

震源在地表的垂直投影為震中。震中距就是震中到觀測臺站之間的距離，單位是千米。另一種震中距單位是度，就是震中—地球球心連線與觀測臺站-球心連線的夾角，與千米制換算：震中距（度）=（震中距（千米）×180）/（地球半徑×π）。估算：1度約等于110千米。第二節(jié)地震波傳播的基本理論在地震波理論中，通常把地球介質(zhì)當(dāng)作均勻、各向同性和完全彈性介質(zhì)來處理，只是一種簡化的假定。實(shí)踐證明，這種假定可以使分析大大簡單，并且在多數(shù)情況下可以得到與觀測結(jié)果頗為符合的結(jié)果。研究地震波在地球內(nèi)部傳播的問題，主要有動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩種方法。動(dòng)力學(xué)方法是直接求解波動(dòng)方程，，研究平面波在平界面上的反射、折射，均勻半空間及平行分層空間中的地震面波，以及球?qū)ΨQ模型的地球的自由振蕩。該方法相對繁瑣，本書不做介紹。我們介紹的是第二種方法：運(yùn)動(dòng)學(xué)方法，就是將波動(dòng)方程的求解簡化成波傳播的射線理論，用地震射線這一概念，研究地震波在地球內(nèi)部傳播的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，同時(shí)獲得地球內(nèi)部構(gòu)造的情況。一、射線理論在研究問題的尺度遠(yuǎn)大于地震波波長的情況下，可將地震波傳播當(dāng)作射線來處理，從而使復(fù)雜的波動(dòng)問題簡化成為射線問題。地震射線問題這和幾何光學(xué)很相似。所謂地震射線，就是地震波傳播時(shí)，波陣面法線的軌跡，也即是震動(dòng)由一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)所經(jīng)過的途徑。射線地震學(xué)，也叫幾何地震學(xué)，是波動(dòng)地震學(xué)在波長很短時(shí)的近似。它可以由波動(dòng)地震學(xué)推演出來，但更直接的是根據(jù)費(fèi)馬原理。這個(gè)原理說：當(dāng)一個(gè)震動(dòng)由介質(zhì)中一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)時(shí)，它所經(jīng)過的途徑是使其傳播時(shí)間為一穩(wěn)定值(最大、最小或拐點(diǎn))。在一般的地震波計(jì)算中，地球介質(zhì)可以做為各向同性的完全彈性體來對待。設(shè)震動(dòng)由A點(diǎn)出發(fā)，沿途徑s傳播到B，傳播速度是所用的時(shí)間是t，則費(fèi)馬原理就是

δ是變分。根據(jù)這個(gè)原理，若A和B各在一個(gè)分界面的兩邊或一邊，就立刻得到斯涅耳的折射或反射定律。

費(fèi)爾馬原理

（Fermat’sPrinciple）

光學(xué)中的Fermat定理：“光在介質(zhì)中傳播的路徑為走時(shí)（travel-time)最小的路徑”地震學(xué)中的Fermat定理：

地震波在介質(zhì)中傳播的路徑為走時(shí)最小的路徑.

地震學(xué)中的Fermat定理不是永遠(yuǎn)成立，是高頻情況下地震波波動(dòng)方程的漸近解。Fermat定理是地震波的高頻近似解。高頻近似：地震波的特征波長遠(yuǎn)小于所研究問題的特征尺度。注：當(dāng)高頻近似條件不滿足時(shí)，地震波的傳播不能夠用Fermat定理來描述，必須嚴(yán)格求解原始的波動(dòng)方程。地震射線(SeismicRay)能量束，能量分布呈高斯分布（GaussianBeam)能量束的寬度（d）反比于頻率（f）：

d當(dāng)時(shí)，能量束成為“線”（射線）

射線（Ray)非均勻介質(zhì)中的地震射線Fermat原理在地震學(xué)中的應(yīng)用

---

Snell定律入射波（IncidentWave）反射波（ReflectedWave）透射波（TransmittedWave）Snell定律：射線AOB的走時(shí)為：Fermat原理Fermat原理Snell定律（1）反射點(diǎn)x應(yīng)使t達(dá)到最小值。即：rhABLxL-xV2V1orhABLxL-xV2V1o射線AOB的走時(shí)為：Fermat原理Fermat原理Snell定律（2）反射點(diǎn)x應(yīng)使t大到最小值。即：

射線理論在過去100年中被廣泛用于地震資料的分析和解釋，由于它簡明、直觀、易懂且適應(yīng)性廣，至今仍被廣泛應(yīng)用。與更完整的解法比較，射線理論直截了當(dāng)?shù)亟o出了三位速度模型。但射線理論也有缺陷：它是高頻近似，對長周期或者陡的速度梯度的介質(zhì)就行不通；它還不容易處理非幾何效應(yīng)問題。本章的射線理論只涉及地震波的到時(shí)，而沒有考慮振幅和其他細(xì)節(jié)。這是因?yàn)?，這些問題對本書已經(jīng)很充分，而且很多現(xiàn)代地震學(xué)的主要研究也都只用了走時(shí)資料。二、地球介質(zhì)的變化特征

地震波的傳播主要取決于地震波的速度,地震波的速度與地球介質(zhì)相關(guān)。地球內(nèi)部介質(zhì)性質(zhì)的變化,主要有以下情形：①上下介質(zhì)的性質(zhì)、狀態(tài)迥然不同,出現(xiàn)明顯的分界面,地震波速度出現(xiàn)階梯狀跳躍,如地殼與地幔、地幔與地核之間。地殼是固體,外核是液體,地幔介于固態(tài)與液態(tài)之間。②上下介質(zhì)的狀態(tài)基本相同,但性質(zhì)變化顯著,呈現(xiàn)明顯的分界面,如地幔中的細(xì)層之間的分界面，地震波在分界面上的速度也有顯著的變化。③在同一層內(nèi),地球介質(zhì)也不是均勻分布的。一般來講,由于地球介質(zhì)是分層均勻、各向同性的,地球介質(zhì)的密度、彈性參數(shù)等隨深度增加而增加,地震波速度也隨深度的增加而增加。但有兩種特殊情形：一種是速度隨深度增加而減小(稱為低速層),另一種是隨著深度增加速度異常增加(稱為高速層)。地震波入射到層之間的界面上時(shí),會(huì)產(chǎn)生折射、反射和波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。取自由表面為xz平面，z軸垂直向下，入射面為垂直面xz。L為P波傳播方向，N垂直于L。S波分解為SV波和SH波，SV波為入射面內(nèi)的橫波分量，沿N方向，SH為垂直入射面的橫波分量。三、地震波的折射、反射和轉(zhuǎn)換

1.近震情況

對于近震而言,地球的分層界面可以視為水平的。P波入射時(shí),界面上會(huì)產(chǎn)生反射P波、折射P波,反射轉(zhuǎn)換SV波和折射轉(zhuǎn)換SV波,SV波入射時(shí)與P波類似；SH波入射時(shí)只有反射SH波和折射SH波產(chǎn)生,沒有轉(zhuǎn)換波出現(xiàn)。因?yàn)樗矫鎯?nèi)振動(dòng)的SH波不可能引起垂直面內(nèi)振動(dòng)的P波和SV波。V2V1P1S1P2S2地震波在介面上的反、透射練習(xí)1：利用費(fèi)爾馬原理證明存在波型轉(zhuǎn)換時(shí)的Snell定律。射線參數(shù)

p

是射線參數(shù)。對于給定的射線,射線參數(shù)是一常數(shù)，即在射線傳播過程中保持不變。臨界透射當(dāng)V2

>V1

時(shí),存在臨界角滿足：即：問題：此時(shí)射線參數(shù)為何值？首波的射線參數(shù)ABV2V1oABV2V1oV2>V1存在臨界角

,滿足:

ABV2V1OPV2首波,側(cè)面波（Headwave）ABV2V1OPV2首波,側(cè)面波（Headwave）練習(xí)2：利用費(fèi)爾馬原理證明上述首波的存在及其特殊的傳播路徑。xyL-x-yLhr提示：可先考慮如下路徑射線的走時(shí)，再求極值。

對于遠(yuǎn)震而言,地球曲率不能忽略,地球介質(zhì)性質(zhì)隨深度的變化也應(yīng)加以考慮。球?qū)ΨQ介質(zhì)中的地震射線2.遠(yuǎn)震情況球?qū)ΨQ介質(zhì)中Snell定律dr1r2oCAB球?qū)ΨQ介質(zhì)中Snell定律dr1r2oCAB在射線傳播過程中是一不變量。（射線參數(shù)）注意：球?qū)ΨQ介質(zhì)中的射線參數(shù)與垂向變化介質(zhì)中的射線參數(shù)不同。

以觀測點(diǎn)的震中距為橫坐標(biāo),地震波到達(dá)時(shí)間為縱坐標(biāo),繪成的曲線稱為走時(shí)曲線。地震波到達(dá)時(shí)間與震中距關(guān)系的方程稱為走時(shí)方程。四、地震波的走時(shí)曲線和走時(shí)方程

1.水平層狀介質(zhì)

（1）單層地殼介質(zhì)模型中地震波震相與走時(shí)曲線

Ⅰ、震源在地表（h=0）走時(shí)方程：

T-X

關(guān)系①直達(dá)波的走時(shí)方程T=X/V1②反射波的走時(shí)方程（1）反射波的走時(shí)方程（2）

走時(shí)方程：T-X

關(guān)系T0X0③首波的走時(shí)方程走時(shí)方程：T-X

關(guān)系直達(dá)波、反射波和首波練習(xí)3：證明：當(dāng)震中距（X）大于一定值（）時(shí)，首波將最先到達(dá)；并求出。Ⅱ、震源不在地表（h≠0）①直達(dá)P波和直達(dá)S波震相，分別記為Pg和Sg容易導(dǎo)得直達(dá)波的走時(shí)方程為：V1XsXTSlope=dT/dX=1/V1估算震中距②地殼底面反射波震相，分別記為PmP和SmS反射波的走時(shí)方程為：我們?nèi)菀卓闯?，反射波走時(shí)曲線在震中距較大的地方將趨近于直達(dá)波的走時(shí)曲線。

③首波震相，分別記為Pn和Sn不難推出首波走時(shí)方程為：

設(shè)地殼厚度為H，并考慮地表震源這種簡單情形，不難得到首波出現(xiàn)的臨界震中距

震中距小于的范圍稱為首波的盲區(qū)，在此范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)首波。

震中距超過一定臨界值時(shí)，Pn將是地震圖上記錄的第一個(gè)震相，從而可以清楚的識別出Pn震相，這個(gè)臨界距離稱為首波的第二臨界震中距，記為對地表源，由直達(dá)波和首波的走時(shí)方程不難得到：

即有：

假設(shè)有n個(gè)平行層,每層的介質(zhì)都是均勻和各向同性,各層的厚度分別為h1,h2,···hn,速度分別為V1,V2,···Vn。取直角坐標(biāo)系,將x軸與y軸置于自由表面,z軸垂直向下。（2）多層介質(zhì)地震波的傳播情況V=V(z)情況下：2.球?qū)ΨQ介質(zhì)

地球可以近似地認(rèn)為是由無數(shù)個(gè)同心球殼或連續(xù)變化的球?qū)ΨQ介質(zhì)組成的。對于遠(yuǎn)震考慮到曲率的原因，不能簡化為水平層狀介質(zhì)。令則有介質(zhì)存在高速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線時(shí)(間)(震中)距曲線走時(shí)方程介質(zhì)存在低速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線實(shí)例1:北美地盾模型介質(zhì)存在高速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線介質(zhì)存在低速層時(shí)地震射線的時(shí)距曲線實(shí)例2:地球深部構(gòu)造及地震射線第三節(jié)體波各種震相和走時(shí)表通常把在地震圖上記錄到的不同振動(dòng)類型或通過不同途徑的波所引起的一組一組的振動(dòng)叫震相。地震學(xué)的一個(gè)主要目的就是解讀地震記錄的各個(gè)震相，并從中得到記錄所攜帶的地球內(nèi)部信息和震源信息。一、近震體波震相

對于近震，最主要的速度間斷面就是莫霍面了。以Pg、Sg表示地殼內(nèi)由震源發(fā)出直接到達(dá)地面的縱波和橫波。P、S波到達(dá)莫霍面后的反射波有可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波，因此經(jīng)莫霍面的反射波表示為PmP、PmS、SmP、SmS。而經(jīng)莫霍面的首波則表示為Pn、Sn。下地幔、地核構(gòu)造及地震射線震相：

PSpsKIJci二、遠(yuǎn)震體波震相下地幔、地核構(gòu)造及地震射線下地幔、地核構(gòu)造及地震射線下地幔、地核構(gòu)造及地震射線下地幔、地核構(gòu)造及地震射線下地幔、地核構(gòu)造及地震射線PwaveshadowzoneSwaveshadowzone全地球模型中主要地震射線全地球模型中地震波傳播實(shí)際地震圖三、幾個(gè)主要震相的特征

P：在震中距為100度的范圍內(nèi)，P將作為地震記錄的第一個(gè)震相清晰地顯示出來。一超過103度，其振幅就變小，這是因?yàn)檫M(jìn)入地核的陰影區(qū)所致。當(dāng)看到弱小的波時(shí)，一般認(rèn)為那是在核幔邊界上由于衍射而產(chǎn)生的，這類似于莫霍面衍射的Pn波。S：在震中距最大為100度的范圍內(nèi)，S往往以比P還大的振幅在地震記錄上顯示出來。超過100度時(shí)，雖然開始進(jìn)入了地核隱區(qū)。PP、SS（地面反射波）：這兩個(gè)震相在震中距超過20度是就開始與P或S分離。pP、sS：當(dāng)發(fā)生深震時(shí)，在30-100度附近，在P、S之后可以清晰的顯示出來。pP和P的到時(shí)差，以及sS和S的到時(shí)差，往往隨著震源深度不同而差別很大，因此對確定震源深度非常有用。PcP、ScS、pPcP、sScS（外核反射波）：PcP、ScS或者是PcS、ScP常在震中距在30-40度左右顯示出來。四、地震走時(shí)表地震波在不同震中距上傳播的時(shí)間表。走時(shí)表中各種震相的走時(shí),是根據(jù)地震圖(即地震波形的記錄)中各種震相的到時(shí)來編制的。為了準(zhǔn)確地編制走時(shí)表，需要匯集大量的地震圖，并對各種震相做出正確的識別和鑒定。走時(shí)表是分析地震圖、識別不同震相的主要依據(jù)。杰弗里斯及其學(xué)生布倫根據(jù)許多地震記錄于1939年繪成的著名的走時(shí)曲線

實(shí)際地震圖（UniversityofCalifornia）走時(shí)表提供了有關(guān)地球內(nèi)部的信息P波、S波和所有其它相關(guān)體波的走時(shí)曲線的斜率隨震中距增大而減小，由于震中距越大，這些體波的穿透深度越深，這表明從遠(yuǎn)距離傳來的地震波在地球深部的傳播速度要高于近地面的傳播速度。也就是說，地震波的速度隨地球深度而增加。圖中瑞利（Rayleigh）波和洛夫(Love)波的走時(shí)曲線為直線，斜率不隨震中距變化而變化，說明它們在傳播過程中，速度是恒定的，加上前面得出的地震波速隨深度增加而增加，我們可以得出這些波是沿著某些地層傳播的，這種層只能是表面層，否則不可能被地表的儀器接收到。S-P的走時(shí)差較多依賴于距離而較少依賴于深度；而pP-P走時(shí)差主要由震源深度決定，較少得依賴于震中距。這樣我們可以方便地根據(jù)這些資料得出震源深度和震中距。END！Thankyouforyourattentionandcooperation!第一節(jié)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)第二節(jié)地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)第三節(jié)反演問題第四節(jié)反演地震層析成像與地球內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)第四章地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)一、探索的歷史在古代，地心被神化地描繪成地獄之火。古希臘時(shí)，畢達(dá)哥拉斯和亞里士多德都提出過球形大地的觀點(diǎn)，埃拉托色尼則第一個(gè)用幾何方法給出了地球赤道的長度。1522年9月6日，麥哲倫完成了第一次環(huán)球航行，地球是圓的這個(gè)概念才宣告確立。1666年，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，標(biāo)志著對地球認(rèn)識的新階段的開始。牛頓和惠更斯同時(shí)得出地球是一個(gè)兩極扁平赤道隆起的橢圓的理論，牛頓的重力原理也提供了測定地球密度的一種途徑。把整個(gè)地球內(nèi)部的平均性質(zhì)與已知巖石的密度比較，可以得到對地球組成情況的初步近似估計(jì)。1798年，英國的卡文迪什勛爵確定地球的平均密度為5.45，比普通巖石的密度大一倍。差異如此之大，表明在地球內(nèi)部決沒有空洞，那里的物質(zhì)必定是非常致密的。

另外一個(gè)有關(guān)地球內(nèi)部狀態(tài)的重要線索是由日月引力造成的海洋潮汐提供的。如果地球內(nèi)部差不多都是液體的話，地球的巖石表面將像大洋潮汐一樣漲落，其結(jié)果是在海岸邊會(huì)看不到潮的漲落。1887年一個(gè)優(yōu)秀的地球物理學(xué)家喬治·達(dá)爾文從主要海港的潮的高度得出結(jié)論：“認(rèn)為地球內(nèi)部是流體的假說不可取”。他推理地球深部的總體剛度雖然不像鋼那樣大，但仍是相當(dāng)可觀的。經(jīng)過進(jìn)一步精心推敲，地球物理學(xué)家們作出了簡單曲線，估計(jì)從地表到地心巨增的壓力對密度的影響。1897年維歇特通過理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，地球內(nèi)部可能由圍繞著一個(gè)鐵核的硅酸鹽地幔組成。1902年在柏林發(fā)表的一張地球內(nèi)部略圖這個(gè)地球的早期模型具有固體地殼、彈性地幔和固態(tài)核

在20世紀(jì)地震儀廣泛使用確認(rèn)了層狀結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)了意想不到的構(gòu)造。例如19世紀(jì)地球物理學(xué)家推斷地核為液體，但20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)在液體的核中還存在一個(gè)固態(tài)內(nèi)核。

沒有一種地質(zhì)研究技術(shù)能與記錄地震波探測地球相比。我們怎么應(yīng)用地震波去透視地球內(nèi)部?

為了尋找答案，首先要研究地震圖。

二、地殼的探究

1.一個(gè)誤區(qū)

過去人們普遍認(rèn)為地球內(nèi)部是液體,地殼是表面凝固著一層硬殼。而現(xiàn)在很多人形象地把地球比作一個(gè)雞蛋，當(dāng)然地殼就比作蛋殼，所以，地殼總給人一個(gè)內(nèi)軟外堅(jiān)的印象，這樣理解顯然錯(cuò)誤，因?yàn)楝F(xiàn)代地震學(xué)觀測表明地球內(nèi)部大多數(shù)深度的介質(zhì)一般比鋼還硬，地殼下面并不軟。然而地殼一詞已沿用許多年，地學(xué)界也不打算再改。但請大家記住，它僅僅是指地球的最外固體層，并不是剛度較強(qiáng)的硬殼的含義。2.地殼底部的發(fā)現(xiàn)

克羅地亞的扎格瑞布地震觀測臺的莫霍洛維奇（Mohorovicic）分析1909年10月8日克羅地亞地震的地震儀記錄的P波和S波時(shí)，注意到有些波似乎比設(shè)想的沿地球表面?zhèn)鞑サ牟ǖ竭_(dá)得晚一些。為了解釋這個(gè)延遲，他假定朝下走的P波和S波沿著深約54千米一個(gè)界面被折射上來。以后的研究表明，這個(gè)被稱為莫霍洛維奇不連續(xù)面(或簡稱莫霍面或M界面)的界面是全球現(xiàn)象，雖然它的平均深度一般比54千米小而且并不總是一個(gè)急劇過渡。這個(gè)界面把地殼和其下的地幔分開。1909年：莫霍面的發(fā)現(xiàn)(Mohorovicic）1909年：莫霍面的發(fā)現(xiàn)(Mohorovicic）

地殼的厚度在全球各處是不同的。大陸地區(qū)，地殼平均厚度為35公里，但橫向很不均勻，如我國青藏高原下面的地殼厚度達(dá)60～80公里，而華北地區(qū)有些地方，還不到30公里。海洋地殼的厚度只有5～8公里。

在大陸的穩(wěn)定地區(qū)，地殼厚度約為35～45公里，一般分為兩層。上層的P波速度由5.8～6.4km/s隨深度增加到下層的6.5～7.6km/s。但增加的情況存在很大的地區(qū)差異。有些地區(qū)，上下層中間存在一個(gè)速度間斷面，叫康拉德（Conrad）面，或C界面。但在另一些地區(qū)，觀測不到來自C界面的震相。由地殼下部到地幔，波速增加一般是很快的，P波速度由7km/s在幾公里的深度內(nèi)很快增加到8.0～8.2km/s。M-界面的細(xì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在仍然是地球科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。

3.大洋和大陸地殼的區(qū)別地震觀測表明，大洋和大陸下面的地殼的厚度不同。當(dāng)?shù)卣饍x能記錄繞地球漫長路徑傳播的地震波時(shí)，通過洋底和通過大陸的地震波波型明顯不一樣，從而清楚地展示出地質(zhì)構(gòu)造的差別。這些波型也提供了一種得力的方法，能從遠(yuǎn)處觀測和分析地震波沿途主要地質(zhì)構(gòu)造的情況。如果知道深部地球介質(zhì)的性質(zhì)，我們就能從理論上預(yù)測相應(yīng)觀測到的面波的波形。在實(shí)際工作中往往是倒過來的，我們先觀測到某種波形，然后試圖從波形推斷出沿漫長傳播路線所經(jīng)過的巖石性質(zhì)的平均狀態(tài)。面波通過地球表面的路徑通常既穿過大洋，又穿過大陸。但在特殊情形下，有些地震臺能記錄到僅通過大陸地殼或海洋地殼的純路徑面波。

穿過大洋和大陸的地震波的不同波形

（上）加利福尼亞伯克利的一個(gè)長周期地震儀記錄的地震圖，可看到阿拉斯加地震沿大洋路徑傳播的勒夫波脈動(dòng)(G脈動(dòng))(時(shí)間分段信號點(diǎn)為1分鐘間距)；

（下）西伯利亞地震到瑞典烏普薩拉地震臺穿過大陸路徑傳播的勒夫波列，由于頻頻散被拉開成長久的波列(時(shí)間從左到右；0.9毫米相當(dāng)1秒)

解釋沿大洋和大陸路徑傳播的勒夫和瑞利波特征的頻散曲線

（上綠）各種周期的大洋勒夫波幾乎以同樣速度傳播，它們同時(shí)到達(dá)，產(chǎn)生突出的G脈動(dòng)；相反的，大陸勒夫波的速度隨周期逐漸變化，使之頻散；

（下藍(lán)）沿大洋途徑傳播的瑞利波擴(kuò)散成的波列可以以15秒為周期持續(xù)許多分鐘，而沿大陸途徑傳播同等距離的瑞利波記錄則不出現(xiàn)這種長而單調(diào)的波列。

通過大洋路徑傳播過來的瑞利波

1983年4月3日哥斯達(dá)黎加地震在德國貝爾恩臺記錄的運(yùn)動(dòng)垂直分量從地殼底部到地幔頂部，地震波速跳躍很大，說明地幔頂部的物質(zhì)和地殼不同。由于地幔內(nèi)部又存在410公里和670公里（全球平均）兩個(gè)地球二級速度間斷面，地幔分為上地幔、過渡層及下地幔三個(gè)層區(qū)。重力均衡現(xiàn)象要求上地幔要有可以沿水平方向流動(dòng)的物質(zhì)層，我們稱其為軟流層。軟流層以上至地面（包括地殼在內(nèi)）稱為巖石層，巖石層內(nèi)的物質(zhì)不能沿水平方向流動(dòng)。力學(xué)上的軟流層與地震學(xué)發(fā)現(xiàn)在上地幔內(nèi)部存在的低速層，其含義和位置不一定符合，這是因?yàn)殡m然軟流層是地質(zhì)時(shí)間尺度的物質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的描述，但在地震波測量的時(shí)間響應(yīng)尺度內(nèi)仍然可以表現(xiàn)為彈性響應(yīng)。三、地幔結(jié)構(gòu)地震波的速度是由介質(zhì)的物質(zhì)組成和溫度共同決定的。地球化學(xué)及地球內(nèi)部物理學(xué)研究表明，過渡層的上、下界面可能是由于地球內(nèi)部相關(guān)深度的溫度、壓力條件下發(fā)生礦物相變形成的。關(guān)于410公里和670公里速度間斷面的探測與研究，近年來已成為地震學(xué)與地球動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)專題。全球地震活動(dòng)圖像顯示，在700公里以下，地球內(nèi)部沒有發(fā)現(xiàn)地震活動(dòng)。因此下地幔被認(rèn)為是板塊俯沖深度的終結(jié)層。下地幔的速度梯度較小，速度的變化也較為均勻。由于地?？梢詡鞑（剪切）波，地震學(xué)中通常視地幔為固體。四、地球液體核的發(fā)現(xiàn)

地震學(xué)歷史中探測工作最輝煌的成就之一是英國地質(zhì)學(xué)家奧爾德姆（Oldham）發(fā)現(xiàn)地球的核。地核存在的直接證據(jù)最早來自奧爾德姆的地震學(xué)觀測，他于1906年將其成果發(fā)表于一篇著名的論文中?；仡檴W爾德姆的發(fā)現(xiàn)，可讓我們更深入體會(huì)到地震學(xué)家是如何利用觀測的震相走時(shí)曲線，來推斷地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的?！耙恢钡?20度距離的波都沒有穿過地核，在150度距離上波速明顯減小，表明在這個(gè)距離出露的波深深地穿過了地核。因?yàn)?20度的弦能達(dá)到的最大深度為地球半徑的一半，因此推斷地核的半徑應(yīng)該不超過地球半徑的0.4倍?！?906年：外核的發(fā)現(xiàn)(Oldham）1914年：古登堡古面的發(fā)現(xiàn)(Gutenberg）德國的古登堡（Gutenberg）教授(1889～1960年)進(jìn)行了比奧爾德姆更廣泛的地震波反射波觀察，擁有更豐富的地震記錄，古登堡利用核幔界面的反射波震相走時(shí)資料得出了比奧爾德姆更精確的核界面深度估計(jì)，1914年他首次估計(jì)出地核深度為2900公里，他的估計(jì)結(jié)果經(jīng)受了時(shí)間的考驗(yàn)，現(xiàn)代觀測對地核深度的估計(jì)值2891公里與這一數(shù)值僅有幾公里的誤差。在核幔界面處，P波速度從13.72km/s下降為8.06km/s；S波速度從7.26km/s下降為0。速度的突然變化說明地核的物質(zhì)組成和狀態(tài)與地幔不同。核幔界面不僅是物質(zhì)間斷面，且可能還是溫度間斷面。五、地球內(nèi)核的發(fā)現(xiàn)

丹麥地震學(xué)家英格·萊曼（IngeLehmann）于1936年首次發(fā)表證據(jù)說，在外核之內(nèi)有一月亮大小的內(nèi)核，這一結(jié)論被以后的觀測進(jìn)一步證實(shí)。哥本哈根的位置適合于記錄太平洋地震帶上大地震產(chǎn)生的通過地球核心的地震波。萊曼利用這個(gè)優(yōu)勢獲得了讀取具有這些波的地震圖的可觀經(jīng)驗(yàn)，并巧妙地應(yīng)用科學(xué)方法取得了決定性成果。當(dāng)她研究記錄太平洋地震的地震圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)不能用地球內(nèi)部一般的模型解釋地震波。這種波的一個(gè)例子在下頁圖中以箭頭標(biāo)示。萊曼認(rèn)為如果該波是從小的地球內(nèi)核反射出來的，其到時(shí)就能夠得到解釋。1936年：內(nèi)核的發(fā)現(xiàn)(IngeLehmann）第二節(jié)地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)根據(jù)地震波速度的不同,地球可分為地殼、上下地幔和內(nèi)外地核等幾個(gè)大構(gòu)造單元。其中,殼幔界面、幔核界面、內(nèi)外核界面和上下地幔之間的過渡層,是十分明顯的。（1）殼幔界面在地下30—60km深度處,縱波速度從6-7km/s,跳到8km/s以上,它是地殼與地幔的分界面。這個(gè)界面是莫霍洛維奇在1909年研究Pn震相時(shí)提出來的,因此,該界面又稱為莫霍面(M面)。（2）幔核界面在地幔內(nèi),速度隨深度而增加。在大約2900km處,P波速度突然從13km/s下降到8km/s左右,出現(xiàn)地球內(nèi)部第二大間斷面。這是古登堡在1914年首先較精確地計(jì)算出其深度的,因此該界面又稱為古登堡面(G面)。（3）內(nèi)外核分界面從2900km以下進(jìn)入地核,縱波速度逐漸回升,橫波速度因橫波不能通過而恒為零,直到大約5000km,橫波才出現(xiàn),縱波速度也有明顯跳躍,成為地球內(nèi)部的第三大間斷面。這是萊曼在1936年首先發(fā)現(xiàn)的,可記為L面。（4）上下地幔的過渡層從1956年開始,布倫對地幔做了進(jìn)一步分層的研究,認(rèn)為地幔由上地幔(與20o走時(shí)曲線的間斷相聯(lián)系)、過渡層(速度變化不均勻)和下地幔(速度變化均勻)組成。上述地球分層,即主要單元的劃分,從20世紀(jì)開始至50年代已大體確定,如書上圖4.6所示：A(地殼),B(上地幔),C(過渡層),D(下地幔),E(外核),F(間斷面),G(內(nèi)核)。最近幾十年,對地球結(jié)構(gòu)的認(rèn)識逐步深入,在橫向變化、非彈性和各向異性等諸方面深入發(fā)展,地球模型逐漸發(fā)展和完善。一、 布倫的地球分層模型布倫根據(jù)下圖所示的杰弗瑞斯—古登堡速度分布特征,將地球分成A、B、C、D、E、F、G七層；后來,又根據(jù)新的資科,將D分成D′和D″,形成八層。布倫模型主要是根據(jù)體波(縱波和橫波)速度資料制定的。所得結(jié)果,在主要特征上,至今依然是有價(jià)值的。布倫的地球分層模型名稱區(qū)域深度范圍/km速度特征地殼A0—33復(fù)雜莫霍面33地幔上地幔BC33—410410—1000梯度正常梯度較大下地幔D′D″1000—27002700—2900梯度正常梯度近于零古登堡面2900地核外核E過渡區(qū)F內(nèi)核G2900—49804980—51205120—6371P波梯度正常不詳梯度很小二、初步地球參考模型(PREM)

1980年5月,國際地球標(biāo)準(zhǔn)模型委員會(huì)推薦杰旺斯基和安德森教授提出的初步地球參考模型(PREM),如下頁圖作為當(dāng)前國際上臨時(shí)的地球參考模型,供有關(guān)學(xué)科參考。這個(gè)模型在1981年的第21屆國際地震學(xué)和地球內(nèi)部物理學(xué)委員會(huì)(IASPEI)正式通過。1981年：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)PREM模型D.L.Anderson&A.M.Dziewonski獲得1998年度Crafoord獎(jiǎng)PREM模型(PreliminaryReferenceEarthModel)

DonL.Anderson

EleanorandJohnR.McMillan

ProfessorofGeophysics,Emeritus

Ph.D.,CaliforniaInstituteofTechnologyAdamM.Dziewonski

FrankB.Baird,Jr.ProfessorofScience1991年：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)(IASPEI91)模型第三節(jié)反演問題奧爾德姆和萊曼“正演問題”：提出地球的初始假定模型，限定內(nèi)邊界的半徑，并假定可能的地震波速度，然后用簡單的公式，如“速度等于距離除以時(shí)間”，去預(yù)測理論走時(shí)，預(yù)測值可以和觀測走時(shí)比較。這種類型的問題被稱之為正演問題。地震學(xué)家一開始往往先用觀測走時(shí)給出距離，并由此推導(dǎo)出速度分布以及地質(zhì)構(gòu)造。這種類型的問題是“反演問題”。在許多科學(xué)領(lǐng)域都會(huì)遇到此類問題，必須用“正演”和“反演”兩種方法解決問題。地球深內(nèi)部的遙測問題必須用“正演”和“反演”兩種方法加以論證解決。在地震圖上可清楚看到不同時(shí)間到達(dá)的子波列，我們稱之為震相。震相是地震圖上顯示的震動(dòng)特征不同（如P波、S波）或傳播路徑不同的地震波組。各種震相在到時(shí)、波形、振幅、周期和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式等方面都各有其自己的特征。震相特征取決于震源和傳播介質(zhì)的特性。由于這些波組都有一定的持續(xù)時(shí)間，所以相鄰震相的波形互相重疊，產(chǎn)生干涉，使地震圖呈現(xiàn)出一幅復(fù)雜圖形。地震學(xué)的任務(wù)之一就是分析、解釋各種震相的起因和物理意義，并利用各種震相走時(shí)曲線推測地球內(nèi)部的速度結(jié)構(gòu)。用于確定地球內(nèi)部深部構(gòu)造的基本方法是，解釋測得的地震波走時(shí)曲線，求解通過地球的平均地震波速度。球?qū)ΨQ的地球模型被作為一階近似模型，這一模型假定P波和S波的速度僅是地球半徑的函數(shù)，從而大大簡化了計(jì)算。其數(shù)學(xué)方法與光學(xué)或聲學(xué)中的反演方法相似。因?yàn)檫@些速度與它們穿過的巖石的密度和彈性性質(zhì)呈定量相關(guān)，地球內(nèi)巖石平均密度和穿過它們運(yùn)行的P波和S波速度隨深度的變化曲線提供了推斷在地球內(nèi)部構(gòu)造的有效方法。第四節(jié)反演地震層析成像與地球內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)地球的表面和地殼不是徑向?qū)ΨQ的，沿地殼的不同截面它們具有不同特性。可以預(yù)期或許在很深處巖石性質(zhì)也有橫向變化。為了獲得地球內(nèi)部完整的結(jié)構(gòu)圖，我們需要從一維或者二維過渡到全球三維圖像。在過去的四十年里，在解釋橫向變化，特別是上地幔里和圍繞地核的橫向變化中取得了突出進(jìn)展。地質(zhì)學(xué)家們甚至發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)核的非對稱性跡象。這些激動(dòng)人心的發(fā)展是通過環(huán)球適當(dāng)布設(shè)的地震臺網(wǎng)的合作使之得以實(shí)現(xiàn)的。這樣一個(gè)數(shù)字儀器臺網(wǎng)至少在全球陸地表面已大部分到位了，它能夠以寬頻記錄到全球大于6級的地震。地震層析成像(SeismicTomography)醫(yī)學(xué)上的CT:

ComputerizedTomography地震學(xué)上的CT:

SeismicTomography

三維速度結(jié)構(gòu)（3Dvelocitystructure)Aki,Christofferson,Husebye(1977)----ACH方法地震層析成像(SeismicTomography)地震層析成像(SeismicTomography)北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像北京及周邊地區(qū)地殼地震層析成像四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像Thevelocityperturbationsalongthelatitude25°N四川云南構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)地殼地震層析成像地震層析成像主要方法(SeismicTomography)體波（射線理論）面波接收函數(shù)法地殼結(jié)構(gòu)確定(反射地震方法)地殼結(jié)構(gòu)確定(反射地震方法)由地震研究揭示的地球總體構(gòu)造的現(xiàn)代剖面END！Thankyouforyourattentionandcooperation!第一節(jié)斷層第二節(jié)彈性回跳原理第三節(jié)震源機(jī)制解第四節(jié)板塊構(gòu)造學(xué)說第五節(jié)全球地震活動(dòng)概況第六節(jié)不同類型的地震第五章地震機(jī)制

十九世紀(jì)末，許多人認(rèn)為，火山作用是地震的首要原因，也有一些人傾向于地震源于高大山脈造成的巨大重力差。在二十世紀(jì)初地震臺網(wǎng)建立之后，地震活動(dòng)的全球性監(jiān)測得以實(shí)現(xiàn)，科學(xué)家推測，地表巖石的大規(guī)模迅速錯(cuò)動(dòng)是強(qiáng)烈地動(dòng)的原因。地球深層構(gòu)造力造成地球外層大規(guī)模變形是地震的根源。沿地質(zhì)斷裂的突然滑移則是地震波被激發(fā)進(jìn)而能量輻射的直接原因。

第一節(jié)斷層斷層（fault）是沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對位移的斷裂構(gòu)造。規(guī)模大小不等，大者沿走向延伸數(shù)百千米，常由許多斷層組成，可稱為斷裂帶；小者可以在米甚至更小的量級。但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。斷層展示的特性形形色色。它們可能是僅具有很小的可見位錯(cuò)的清晰的裂面，也可能是巖石的擴(kuò)展破碎帶，幾十或幾百米寬，這是沿?cái)嗔褞Р粫r(shí)重復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。是什么力量導(dǎo)致巖層斷裂錯(cuò)位呢？原來是地殼運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力（壓力和張力），超過巖層本身的強(qiáng)度對巖石產(chǎn)生破壞作用而形成的。巖層斷裂錯(cuò)開的面稱斷層面。

各大板塊都以斷層為邊界巖石變形受力狀態(tài)下，巖石發(fā)生變形。冷的脆性巖石容易發(fā)生脆性破裂（斷層），從而導(dǎo)致天然地震。地球深部的巖石由于溫度較高，在受力狀態(tài)下巖石容易發(fā)生彎曲或流動(dòng)。巖石變形巖石變形的類型主要依賴于組合成份溫度壓力應(yīng)變率巖石行為一般情況下,處于應(yīng)力狀態(tài)的巖石或者流動(dòng)或者發(fā)生破裂，主要取決于溫度。

處于彈性狀態(tài)時(shí)，巖石在破裂前能夠承受一定程度的應(yīng)變（應(yīng)變能）.當(dāng)應(yīng)力撤銷時(shí)，巖石又恢復(fù)到原先的狀態(tài).這時(shí)巖石的表現(xiàn)叫彈性體。巖石破裂(斷層和結(jié)合)破裂面的兩邊未發(fā)生相互移動(dòng)時(shí)，叫結(jié)合.破裂面兩邊發(fā)生相互移動(dòng)后，叫斷層.結(jié)合結(jié)合和風(fēng)化斷層崖斷崖—暴露的斷層面。斷層和斷層崖地震與斷層地震發(fā)生在斷層上,有些發(fā)生在老斷層上，有些是新的斷層破裂。斷層滑動(dòng)開始的地方叫震源,震中是震源在地表的垂直投影.震源和震中斷層破裂的尺度較大的地震斷層的滑動(dòng)面也較大.斷層幾何術(shù)語重要術(shù)語:斷層上盤/斷層下盤走向傾角滑移傾角

、上盤、下盤斷層面與地球表面的夾角較傾角。范圍為0—90度走向站在斷層的地表面上，上盤在你的正右方，你所面對的方向?yàn)樽呦蚍较?。斷層面和地表的交線的走向方向與正北的順時(shí)針夾角叫斷層的走向。范圍為：0－360度?；品较蚧疲好枋鰯鄬拥纳媳P相對于下盤滑動(dòng)的方向。其定義見右圖。斷層類型四種基本類型正斷層（Normal）逆斷層（Reverse）走滑斷層（Strike-Slip）斜滑斷層（Oblique）斷層類型取決于斷層的滑移方向（Slip）。正斷層正斷層例逆斷層走滑斷層走滑斷層例左旋還是右旋?斜滑斷層斷層總結(jié)AerialviewofSanAndreasfaultEnechelonfracturesalongImperialfaultOffsetofwoodpilealongImperialfaultOffsetofrowsinplowedfieldOffsetofcement-linedditchinGuatemalaDeformationofrowsby1976earthquakeTreebisectedbyfaultinGuatemala莫哈維沙漠中沿埃莫森斷層256千米寬的地區(qū)的一對衛(wèi)星影像埃莫森斷裂崖的新鮮斷面顯示1992年蘭德斯地震后的滑移(稱之為擦痕)

1983年博拉峰地震的斷層破裂形成的斷崖階狀系列應(yīng)力單位面積受到的力－應(yīng)力例:壓力摩擦力斷層面上的應(yīng)力超過其摩擦力時(shí)斷層發(fā)生滑動(dòng)。斷層作用與應(yīng)力斷層作用的類型（正斷層、逆斷層等）也能告訴我們關(guān)于地球內(nèi)部的應(yīng)力狀況。我們用三種應(yīng)力來描述地球內(nèi)部的應(yīng)力狀況，兩個(gè)水平的一個(gè)垂直的.正斷層應(yīng)力垂向壓力最大逆斷層應(yīng)力垂向壓力最小走滑斷層應(yīng)力垂向壓力中等應(yīng)力和斷層作用總結(jié)三種主應(yīng)力作用在斷層上，兩個(gè)水平的一個(gè)垂直的。如果垂直壓應(yīng)力最大－正斷層最?。?/p>

逆斷層中等－走滑斷層第二節(jié)彈性回跳原理彈性回跳理論的主要論點(diǎn)1)造成構(gòu)造地震的巖石體破裂是由于巖石體周圍地殼的相對位移產(chǎn)生的應(yīng)變超過巖石強(qiáng)度的結(jié)果；2)這種相對位移不是在破裂時(shí)突然產(chǎn)生的，而是在一個(gè)比較長的時(shí)期內(nèi)逐漸達(dá)到其最大值的；3)地震時(shí)發(fā)生的唯一物質(zhì)移動(dòng)是破裂面兩邊的物質(zhì)向減少彈性應(yīng)變的方向突然發(fā)生彈性回跳。這種移動(dòng)隨著破裂面的距離增大而逐漸衰減，通常延伸僅數(shù)千米；4)地震引起的振動(dòng)源于破裂面。破裂起始的表面開始很小，很快擴(kuò)展得非常大，但是其擴(kuò)展速率不會(huì)超過巖石中P波的傳播速度；5)地震時(shí)釋放的能量在巖石破裂前是以彈性應(yīng)變能的形式儲(chǔ)存在巖石中的。應(yīng)力和應(yīng)變理解地震與地震波的兩個(gè)重要物理概念應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)力是單位面積上所受到的力:應(yīng)力

＝

力

／面積

應(yīng)力在面元法線方向的投影叫正應(yīng)力應(yīng)力在面元切平面上的投影叫剪切應(yīng)力應(yīng)力

牛頓定律力＝質(zhì)量×加速度因此，應(yīng)力的單位為：

[(

kg

)(

m/s2

)](1/m2)

=N/m2=Pa(

pascal

，帕)應(yīng)力的另一個(gè)常用單位是bar（巴）

1bar＝105

Pa

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝1013百帕（毫巴）

地球中的應(yīng)力地殼中的剪切應(yīng)力大約在10－100MPa斷層附近區(qū)域的剪切應(yīng)力有降低的趨勢，SanAndreas斷層附近的平均剪切應(yīng)力為100－200巴深度(km)區(qū)域壓力(GPa)0-24地殼0－0.624-400上地幔0.6-13.4400-670過渡區(qū)13.4-23.8670-2891下地幔23.8-135.82891-5150外核135.8－328.95150－6371內(nèi)核328.9－363.9應(yīng)力壓力是應(yīng)力（正應(yīng)力）的一個(gè)例子.地球內(nèi)部什么深度的壓力最大?深海潛艇能做得很大嗎??應(yīng)力當(dāng)物質(zhì)受到應(yīng)力作用時(shí)，其反應(yīng)有不同的形式：變形（改變形狀和體積）－

彈性行為。應(yīng)力撤銷時(shí)介質(zhì)恢復(fù)到初始狀態(tài)(塑性形變不能恢復(fù)到初始狀態(tài)).流動(dòng)

－

粘滯行為。

應(yīng)力撤銷時(shí)，介質(zhì)不能恢復(fù)到先前的狀態(tài)，從而產(chǎn)生永久形變。斷裂

－

脆性行為。介質(zhì)不能恢復(fù)到先前的狀態(tài)，從而產(chǎn)生永久形變。應(yīng)力摩天大樓的設(shè)計(jì)都允許其上部能夠作一定程度的來回?cái)[動(dòng)。

為什么呢？從物理學(xué)的角度說，這種方案對不對？當(dāng)然是對的！如果不允許高樓作彈性擺動(dòng)，一旦遇到強(qiáng)風(fēng)或地震，可能的選擇就只有斷裂了。應(yīng)變應(yīng)變

描述介質(zhì)受應(yīng)力后介質(zhì)產(chǎn)生的形變。應(yīng)變有兩種基本類型剪切應(yīng)變體積應(yīng)變應(yīng)變是無量綱量。應(yīng)變例子：取一段5cm長的膠帶，拉長到6cm

，則應(yīng)變?yōu)?

應(yīng)變＝（6cm－5cm）/5cm=0.20or20%應(yīng)變無量綱。應(yīng)變有些介質(zhì)在施加很小的應(yīng)力時(shí)就能產(chǎn)生很大的應(yīng)變，而另一些介質(zhì)在施加很大的應(yīng)力時(shí)卻產(chǎn)生很小的應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系反映了介質(zhì)的本征性質(zhì)。

在線性彈性介質(zhì)中，表達(dá)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的是胡克定律。彈性能當(dāng)介質(zhì)發(fā)生彈性形變時(shí)，介質(zhì)中就儲(chǔ)存了能量（具有做工的本領(lǐng)）。一旦有機(jī)會(huì)，彈性介質(zhì)就能釋放儲(chǔ)存的能量。地震與應(yīng)變能地震是儲(chǔ)存在斷裂面附近的巖石中應(yīng)變能的災(zāi)變性釋放。

能量從哪里來呢？重力和地球內(nèi)部的熱驅(qū)動(dòng)著板塊運(yùn)動(dòng).蠕動(dòng)的斷層斷層摩擦力摩擦力是阻止斷層兩邊相互運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力。

運(yùn)動(dòng)的板塊把彈性應(yīng)變能儲(chǔ)存在斷層周圍的巖石中。應(yīng)變的巖石把應(yīng)力施加在斷層上。地震能地震發(fā)生時(shí)，大部分應(yīng)變能轉(zhuǎn)化為熱能（克服摩擦力而消耗掉了），只有百分之幾的應(yīng)變能轉(zhuǎn)化為地震波。地震能＝克服摩擦力消耗的熱能＋地震波能量地震效率＝地震波能量／地震能

＝熱流佯謬－觀測熱流值比理論值小十倍彈性回跳模型1906年美國舊金山地震發(fā)生后，美國地球物理學(xué)家H.F.Reid根據(jù)野外調(diào)查和測量

提出了解釋地震發(fā)生機(jī)制的彈性回跳假設(shè)。彈性回跳模型包含了應(yīng)變建立和釋放的全過程周期圖像。

跨斷層的籬笆當(dāng)斷裂彈性回跳時(shí)造成的結(jié)果（a）構(gòu)造力作用下橫過斷層的籬笆發(fā)生彎曲，A點(diǎn)和B點(diǎn)向相反方向移動(dòng)；（b）在D點(diǎn)發(fā)生破裂，在斷裂兩側(cè)的應(yīng)變巖石彈回到D1和D2

在海濱地區(qū)跨圣安德烈斯斷裂的籬笆在1906年

舊金山地震時(shí)錯(cuò)動(dòng)了2.6米，遠(yuǎn)處的土地向右移動(dòng)

彈性回跳模型Reid

的地震循環(huán)過程地震由于構(gòu)造板塊之間的相對運(yùn)動(dòng)，鎖住的斷層受到應(yīng)力的作用斷層附近的介質(zhì)發(fā)生變形，并蓄積著應(yīng)變能。較弱的地方開始發(fā)生微破裂（地震前兆）當(dāng)應(yīng)力超過一定的限度時(shí)，斷層開始破裂并釋放應(yīng)力。這就是主地震。斷層調(diào)整（余震）。地震當(dāng)斷層周圍的介質(zhì)釋放儲(chǔ)藏的彈性能的時(shí)候，斷層介質(zhì)作斷裂回跳。彈性回跳不是一次性全面完成的，未完成回跳的地方應(yīng)力繼續(xù)增加。陸續(xù)完成的回跳和調(diào)整形成一系列余震。地震更為復(fù)雜彈性回跳理論只是一個(gè)理論模型，真實(shí)的地震過程可能相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。許多復(fù)雜因素使得形變循環(huán)的過程不可預(yù)測。如：斷層強(qiáng)度和介質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化斷層相互作用地震的觀測是間接的，各種因素相互耦合并交織在一起，很難把它們分開。震源破裂過程震源機(jī)制的重要內(nèi)容物理過程依然未知復(fù)雜震源過程復(fù)雜震源過程設(shè)定地震模擬(Scenarioearthquakesimulation)設(shè)定地震模擬(Scenarioearthquakesimulation)第三節(jié)震源機(jī)制解

震源物理是指研究地震孕育、發(fā)生的物理過程及相關(guān)物理現(xiàn)象。由地震震源激發(fā)并經(jīng)過地球介質(zhì)傳播至地震臺的地震波，攜帶著地震震源及地震波傳播路徑上地球介質(zhì)兩方面的信息。我們利用地震波記錄既可以反演地球內(nèi)部介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又可以反演地震的震源參數(shù)。震源機(jī)制解指斷層方位、位移和應(yīng)力釋放模式以及產(chǎn)生地震波的動(dòng)力學(xué)過程。一般采用各種震源模型進(jìn)行解析，在分析求解后，提供兩組力學(xué)參數(shù)，一組為斷層面走向、傾向和傾角；另一組為最大主應(yīng)力軸、最小主應(yīng)力軸和中等主應(yīng)力軸的方位和產(chǎn)狀。震源輻射圖案（RadiationPattern):構(gòu)造地震震源：

地球介質(zhì)剪切破裂左旋斷裂與右旋斷裂初動(dòng)（FirstMotion)震源機(jī)制解

FocalMechanismSolution震源機(jī)制解震源機(jī)制解震源機(jī)制解震源機(jī)制解是什么?地震斷層作用的圖形速記(走向，傾角，滑移)震源輻射花樣的震源球（下半球）在平面圓上的投影地震P波初動(dòng)方向的表示（四象限分布）震源球平面投影震源機(jī)制當(dāng)把震源球投影到平面圓的時(shí)候，有兩點(diǎn)應(yīng)該注意：線(矢量：壓力軸或張力軸)變成點(diǎn)。平面（斷層面或輔助面）變成曲線。震源機(jī)制震源機(jī)制球上有兩條區(qū)分象限的曲線，它們分別代表兩個(gè)平面。

但只有一個(gè)平面代表真正的斷層面.另一個(gè)平面為輔助面。地震學(xué)家無法僅從地震圖上區(qū)分這兩個(gè)面.震源機(jī)制根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和其他地球物理資料推斷真實(shí)的斷層面:正斷層–與重力一起作用，斷面較陡。沖斷層–與重力相反，斷面較緩。震源機(jī)制雖然地震學(xué)家不能區(qū)分哪一個(gè)面是真正的破裂面，但他們知道斷層作用的類型（正，逆，走滑）。震源機(jī)制根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和其他地球物理資料推斷真實(shí)的斷層面:正斷層–與重力一起作用，斷面較陡。沖斷層–與重力相反，斷面較緩斷層識別正斷層作用。

你認(rèn)為哪一個(gè)面是斷層面?逆（沖）斷層.你認(rèn)為哪一個(gè)面是斷層面?斷層識別斷層識別走滑斷層比較容易判斷斷層面。(右旋還是左旋??)板塊A板塊B洋脊洋脊總結(jié)斷層是巖石破裂面的相互移動(dòng)。地震沿?cái)鄬影l(fā)生。斷層面幾何與應(yīng)力相關(guān)。地震的震源機(jī)制解是斷層作用類型的圖示描述.雖然斷層類型可以由地震波初動(dòng)確定，但不能確定哪一個(gè)是真正的斷層面。

有兩種可能：真平面－斷層面。假平面－輔助面。第四節(jié)板塊構(gòu)造學(xué)說地球科學(xué)中的革命它的意義可以和原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、生物進(jìn)化論相提并論。板塊構(gòu)造學(xué)說三個(gè)階段大陸漂移海底擴(kuò)張板塊構(gòu)造定義：板塊—?jiǎng)傂裕ɑ虬雱傂缘模┕虘B(tài)的巨大板狀巖石塊體。板塊構(gòu)造—地球的最外層由若干個(gè)大小不等的板塊組成，他們飄浮在相對較軟的流動(dòng)的熱物質(zhì)上作相互運(yùn)動(dòng)。板塊構(gòu)造學(xué)說發(fā)展的艱難歷程：早在板塊學(xué)說出現(xiàn)之前就有人提出，現(xiàn)今的大陸是由一整塊大陸或叫泛大陸（Pangaea）分裂而成。但具有真正科學(xué)意義的板塊構(gòu)造概念的提出、發(fā)展、到成熟卻經(jīng)歷了不同尋常的艱難歷程。超級大陸大約在225－200百萬年前開始分裂，最后漂移到現(xiàn)今大陸的位置。二疊紀(jì)三疊紀(jì)侏羅紀(jì)白堊紀(jì)現(xiàn)今泛大陸勞亞大陸岡瓦那大陸返回古老的問題什么原因引起大地震動(dòng)和火山爆發(fā)？火山和地震為什么會(huì)呈帶狀分布？山脈是如何形成的？大山脈（如青藏高原，安第斯山脈，阿爾卑斯山脈等）為什么會(huì)升到這么高？17世紀(jì)以前，地質(zhì)現(xiàn)象的解釋是災(zāi)變說。1785年，蘇格蘭地質(zhì)學(xué)家JamesHotton提出均變原理：“Thepresentisthekeytothepast”。19世紀(jì)中葉，均變說被地質(zhì)學(xué)家廣泛接受?！皩⒔裾摴欧椒ā薄刭|(zhì)學(xué)中最重要的原理。直到19世紀(jì)末20年代初，權(quán)威的地質(zhì)學(xué)說認(rèn)為，地質(zhì)構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)主要是垂直向的，橫向運(yùn)動(dòng)只是垂向運(yùn)動(dòng)的副產(chǎn)品。

垂向運(yùn)動(dòng)說面臨的困境阿爾卑斯－喜馬拉雅大規(guī)模的推覆構(gòu)造。

太平洋西部的弧狀島嶼（簡稱島?。u弧后的邊緣海盆地?？铸垼╠inosaur）化石幾乎遍布世界各大陸。南極大陸儲(chǔ)藏著煤

酷熱的非洲大陸有冰川的遺跡。一、板塊理論發(fā)展第一階段

－大陸漂移地質(zhì)學(xué)家說：如果我們相信這一假說，我們就必須忘記過去70年來所學(xué)的任何東西，一切從頭開始。對垂直運(yùn)動(dòng)論的挑戰(zhàn)早在1596年，荷蘭地圖制作人AbrahamOrtelius提出：“美洲是由于地震和洪水的作用從歐洲和非洲分裂出來的。理由是，這些大陸可以拼成一塊大的大陸。1915年，德國氣象學(xué)家魏格納（AlfredLotharWegener，1880－1930）提出“大陸漂移假說”。1937年，南非地質(zhì)