第3章体波与射线理论技巧.pptx

2016-12-712016-12-722016-12-732016-12-744月7日-9日，尼泊尔地理学会在加德满都举行第七届尼泊尔地理学大会。会上，一份必威体育精装版的研究向世界各地的科学家做了陈述：在尼泊尔全境中，加德满都往西与博克拉之间地区是该国发生地震风险最高的地方。这份研究目前已提交给国际顶级学术期刊《自然》，正在审核之中。　　“如果要发生地震，就会是在这个地方。”昨日，该研究参与者、新加坡南洋理工大学教授保罗·塔珀尼尔对新京报记者说。　　4月25日，尼泊尔发生8.1级地震，就在预料的地方。地震区域被预测“最可能出大震”在该研究之前，塔珀尼尔和他的科学家们曾多次发表研究论文，评估喜马拉雅地震带再次发生大震的可能性。《自然》杂志也撰文称，一场强震可能在喜马拉雅地区随时发生。在尼泊尔8.1级地震附近地区连续发生2次7级地震2016-12-75根据塔珀尼尔和波林格等人必威体育精装版的研究，他们预料中的强震会出现在加德满都往西与博克拉之间地区。　　“这里是尼泊尔最危险的地方，因为过去600多年没有发生大地震，在尼泊尔所有可能发生地震的地方，这里是最可能出现大震的。”塔珀尼尔说，此次地震就发生在当时预测的地区，只不过，破裂带在加德满都往西150公里之外终止了，而他们预料中的地震破裂可能还会更往西一点。　　除此之外，研究者预料中的地震还可能更大一些，“没有我们想象的那么大，我们现在不知道地下的能量是否大部分被释放出来。”塔珀尼尔说，如果没有的话，或许在加德满都以西还会再发生一次大震。尼泊尔地震，是科学家们预料之中的吗？2016-12-76预料预测“这完全不是预测。我们没法预测地震。”塔珀尼尔说，预测地震意味着科学家知道将在哪一天或哪一年会发生大震，而他们所做的工作，只是判断可能在什么地方发生地震，是评估一个地方的地震危险性。　　他说，在汶川地震后，西藏一年中发生了7次地震，很让科学家困惑。“这些大震之间，肯定有个什么机制连着，是需要地震学家去了解的，某一天我们会知道，但还不是现在。这是非常复杂的问题，地震仪纪录只有百年历史，相对构造数百万年活动历史来说实在是太短了，我们必须保持谨慎。”　　在他看来，这次地震并不比他们“意料”的来得早，因为他们“意料中的地震”是在数十年的范畴中，尼泊尔这块地方会很危险，此次发生地震的时间也属于其预期的大体范围中，“但具体哪天发生我们没法知道。”2016-12-772016-12-782016-12-79第三章体波与射线理论3.1程函方程和费马原理3.1.1程函方程3.1.2费马原理3.2射线方程（Rayequation）3.3球对称介质中的地震射线3.3.1球对称介质中的Snell定律3.3.2本多夫定律（Benndorf’srelation）3.3.3走时曲线3.3.4射线的曲率3.3.5地球内部速度变化对射线形状和走时曲线的影响3.4水平分层介质中的走时方程3.4.1射线走时方程3.4.2单层水平地壳模型中地震波走时曲线3.4.3多层地壳模型中的地震震相与走时曲线3.5地震波能量在边界上的分配3.5.1平面波在自由界面上的反射3.5.2平面波在界面上反射和折射2016-12-710地震波作为一种波动也可以用射线来描述。地震波在什么情况下必须解具有边界条件的波动方程，什么情况下把它过渡到射线理论，用简单的几何射线来研究地震波的传播。我们首先要解决的问题是什么时候把波动的描述过渡到射线的描述。要实现波动理论向射线理论的过渡，首先要阐明在什么条件下波动地震学能够向几何地震学过渡，即几何地震学在何种条件下能反映真实波动情况。3.1.1程函方程（eikonalequation）2016-12-711非均匀介质三维空间波动方程可写成：已知上述方程平面波的一个解：式中，r距离，j0为振幅。程函方程（eikonalequation）2016-12-712现在看一种特殊的状态：追踪这个等相位面在空间的传播。程函方程（eikonalequation）该式表明当波在介质中传播时，有一系列的时间tk满足上式，即随着时间t的增加，r/c也必须相应增加，波动随时间往外传播。具有零相位的等相位面在空间中随波的传播而连续分布，它也是空间的函数。则令：t称为特性函数，时间场。每一个等相位面给它一个描述叫t(x,y,z）,它随时间不同而变化。2016-12-713于是波动方程的解可写成：代入波动方程：程函方程（eikonalequation）2016-12-714根据实部和实部相等，虚部和虚部相等，有：程函方程（eikonalequation）2016-12-715实部虚部当l=cT较小而▽2j0不是很大时，有：程函方程（eikonalequation）2016-12-716或写为：描述一个面随空间的变化率和波传播速度的联系。这就是程函方程、特