远地震波分析与震相解释

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1、地震波分析二远震分析与震相解释赵永13911728613@139.com中国地震台网中心北京2013年05月2021/9/16主要内容1、地震波分析概论2、地幔波（远震）解释3、地核波（极远震）解释4、中、深源地震波特征2021/9/16概论地震波分析与震相解释：通过对地震波的物理性质的解释以解析地震的震源物理过程和地震波通过地球圈层结构的物理过程并反演地球结构特征。为获得需要的参数辅以相应的观测系统。环境条件①假设介质尤其是地壳介质是近似伯松体②假设震源为非移动点源③将波动场或波阵面抽象为地震射线依据地震波的动力学特

2、征运动学特征介质的物理性质(介质的构成和结构）的地震波效应和对地震波的作用（影响）。2021/9/161、地震射线地震射线理论本质上是光学射线理论的类比，包括射线的弯（折射、反射...）、聚焦和焦散等现象。而射线理论本身只是一个近似，并不包括波传播的所有特性。1.1地震射线的环境条件地震射线：地震射线理论基础是高频近似，既在一个波长的范围内，介质的速度梯度的变化相对于波速变化很小，或者说，结构尺度大于大于地震波的波长时才能用地震射线描述地震波的传播（川西北、新疆地震特征），即便如此使用地震射线表述地震波也不能包括波传播的

3、所有特性。（见后图）印尼地震S周期40秒还可以用地震射线描述吗？以上条件对于地球绝大多是地区都可以得到满足，但是，像壳幔边界、核幔边界、内外核边界以及上地幔中的高速层和低速层边界等速度变化剧烈的界面则需要考虑边界条件，而应用相应的地震射线解。2021/9/162021/9/16地震射线这一概念的前提是假设震源为点源（震源辐射是均匀的）。将垂直于地震波波阵面的任何一条线，定名为地震射线，取哪一条应视讨论问题需要而定。体波（例如P，S）的波动方程在速度梯度极小于频率（dv/dr<>λ）时，方可近似

4、为射线方程。地震射线有分支（branch），“射线分支”是具有相同性质的波，因传播途径介质中有间断面和速度突变等情况，其走时曲线出现两组以上的支线（或叫做走时曲线分叉，如P1,P2），并有交汇点，有时形成走时曲线的圈环（loop）。2021/9/162、地震波2.1地震波场（应力场与波动场）效应（1）体波：震源体直接产生的体应变波，自由波，路径介质决定速度。压缩波（P）原生波：散度divu≠0(▽·u≠0)，描述体积的变化—压缩与膨胀；旋度curlu=0(▽×u=0)，体积变化含有无旋的剪切形变；振动与传播方向一致，体应

5、变波，线性纵向偏振，“自由波”。没有频散，有散射，更多体现地震物理过程的力学性质。初至体波段的波的形态和持续时间与震源时间函数的形状和持续时间相关。远场位移（震源）脉冲的基本宽度与震源处位移的持续时间基本相同；（使我们可以从P波段读出发震构造的破裂过程）（图）2021/9/162021/9/16陈运泰许力生等2021/9/162021/9/16剪切波（S）原生波：curlu≠0(▽×u≠0),divu＝0(▽·u＝0)，无体积变化（纯剪切）的形状变化；振动与传播方向垂直，体形变波，线性偏振（SH波在水平平面内振动或在水平

6、和垂直之间任意角度内震荡，SV波在垂直平面内上下震荡。其震荡具体情况取决于震源机制、传播路径和射线在地震台的入射角。）“自由波”。没有频散，有散射，更多体现震源体的几何性质；S波波速具有各项异性特征，S波在各向异性介质中传播会分裂为快的和慢的两种S波，分别以不同速度传播，引起时间延迟和相应的相移；偏振：在均匀各向同性的介质中传播时，任何情况下P波和S波的偏振都是线性的。但是，超高频率的体波很容易受地球局部不均匀性的强烈影响，偏振表现出椭圆或不规律的指点运动。产生面波Rg2021/9/16如果地壳各向异性比较大，就能获得快

7、慢波各自成分，一般就2-3个ms延迟天津宝坻一次地震S波分裂的例子2021/9/16（2）面波：次生波，受介质分层结构控制，“不自由”，速度受频散影响。勒夫波（L）：水平剪切波面波，频散，次生波，层状界面。水平速度负频散；瑞雷波（R）：面波，椭圆偏振，正频散，次生波，自由表面。水平速度正频散；（3）地震波具有波动性和粒子性的二象性。（4）用波动方程描述地震波，用地震射线近似，以分析和解释地震（震相）波就总体而言，地震波总是以纵波列开头，横波列居中，面波列结尾。但实际是P波和S波是耦合的，所以在P波段是有S波存在的，鉴

8、于地壳局部的特别不均匀性，使得P,S波的传播速度方向和质点的偏振方向不断改变，出现椭圆极化。所以，面波也会出现在P波段。2021/9/16瑞雷面波（R）RayleighWave勒夫波（L）LoveWave沿着介质的自由表面，如地表面传播，AlongtoFreeSurfaceofMediapropagation.沿着界