地震概论第四章.pptVIP

第一节 地球内部结构的发现 第二节 地球内部的圈层结构 第三节 反演问题 第四节 反演地震层析成像与地球内部三维结构;第一节 地球内部结构的发现; 另外一个有关地球内部状态的重要线索是由日月引力造成的海洋潮汐提供的。如果地球内部差不多都是液体的话，地球的岩石表面将像大洋潮汐一样涨落，其结果是在海岸边会看不到潮的涨落。1887年一个优秀的地球物理学家乔治·达尔文从主要海港的潮的高度得出结论：“认为地球内部是流体的假说不可取”。他推理地球深部的总体刚度虽然不像钢那样大，但仍是相当可观的。 经过进一步精心推敲，地球物理学家们作出了简单曲线，估计从地表到地心巨增的压力对密度的影响。1897年维歇特通过理论计算发现，地球内部可能由围绕着一个铁核的硅酸盐地幔组成。 ;1902年在柏林发表的一张地球内部略图 这个地球的早期模型具有固体地壳、弹性地幔和固态核; 在20世纪地震仪广泛使用确认了层状结构并发现了意想不到的构造。例如19世纪地球物理学家推断地核为液体，但20世纪发现在液体的核中还存在一个固态内核。 没有一种地质研究技术能与记录地震波探测地球相比。我们怎么应用地震波去透视地球内部? 为了寻找答案，首先要研究地震图。 ;二、地壳的探究1. 一个误区 ;2.地壳底部的发现;1909年：莫霍面的发现(Mohorovicic）;1909年：莫霍面的发现(Mohorovicic）; 地壳的厚度在全球各处是不同的。大陆地区，地壳平均厚度为35公里，但横向很不均匀，如我国青藏高原下面的地壳厚度达60～80公里，而华北地区有些地方，还不到30公里。海洋地壳的厚度只有5～8公里。 在大陆的稳定地区，地壳厚度约为35～45公里，一般分为两层。上层的P波速度由5.8～6.4 km/s随深度增加到下层的6.5～7.6 km/s。但增加的情况存在很大的地区差异。有些地区，上下层中间存在一个速度间断面，叫康拉德（Conrad）面，或C界面。但在另一些地区，观测不到来自C界面的震相。由地壳下部到地幔，波速增加一般是很快的，P波速度由7 km/s在几公里的深度内很快增加到8.0～8.2 km/s。M-界面的细结构现在仍然是地球科学研究的热点问题。 ;3. 大洋和大陆地壳的区别; 穿过大洋和大陆的地震波的不同波形 （上）加利福尼亚伯克利的一个长周期地震仪记录的地震图，可看到阿拉斯加地震沿大洋路径传播的勒夫波脉动(G脉动)(时间分段信号点为1分钟间距)； （下）西伯利亚地震到瑞典乌普萨拉地震台穿过大陆路径传播的勒夫波列，由于频频散被拉开成长久的波列(时间从左到右；0.9毫米相当1秒); 解释沿大洋和大陆路径传播的勒夫和瑞利波特征的频散曲线（上绿）各种周期的大洋勒夫波几乎以同样速度传播，它们同时到达，产生突出的 G脉动；相反的，大陆勒夫波的速度随周期逐渐变化，使之频散； （下蓝）沿大洋途径传播的瑞利波扩散成的波列可以以15秒为周期持续许多分钟，而沿大陆途径传播同等距离的瑞利波记录则不出现这种长而单调的波列。; 通过大洋路径传播过来的瑞利波 1983年4月3日哥斯达黎加地震在德国贝尔恩台记录的运动垂直分量;从地壳底部到地幔顶部，地震波速跳跃很大，说明地幔顶部的物质和地壳不同。 由于地幔内部又存在410公里和670公里（全球平均）两个地球二级速度间断面，地幔分为上地幔、过渡层及下地幔三个层区。 重力均衡现象要求上地幔要有可以沿水平方向流动的物质层，我们称其为软流层。 软流层以上至地面（包括地壳在内）称为岩石层，岩石层内的物质不能沿水平方向流动。 力学上的软流层与地震学发现在上地幔内部存在的低速层，其含义和位置不一定符合，这是因为虽然软流层是地质时间尺度的物质力学性质的描述，但在地震波测量的时间响应尺度内仍然可以表现为弹性响应。;地震波的速度是由介质的物质组成和温度共同决定的。 地球化学及地球内部物理学研究表明，过渡层的上、下界面可能是由于地球内部相关深度的温度、压力条件下发生矿物相变形成的。 关于410公里和670公里速度间断面的探测与研究，近年来已成为地震学与地球动力学研究的一个专题。 全球地震活动图像显示，在700公里以下，地球内部没有发现地震活动。因此下地幔被认为是板块俯冲深度的终结层。下地幔的速度梯度较小，速度的变化也较为均匀。 由于地幔可以传播S（剪切）波，地震学中通常视地幔为固体。 ;四、地球液体核的发现;1906年：外核的发现(Oldham）;1914年：古登堡古面的发现(Gutenberg）;德国的古登堡（Gutenberg）教授(1889～1960年)进行了比奥尔德姆更广泛的地震