第三章 地震波动和地球内部构造1.pdf

地震学原理与应用 第三章 地震波动和地球内部构造 Part 1 一、主要简化假设和基本理论内 容 1.地震波的复杂性 (1)既有纵波、又有横波；与声波和电磁波相比更 复杂。 (2)地球介质的不均匀性、各向异性(密度、力学特性 )。 * 地球是个有界体(近似球形)，地表是个尖锐界面 。 * 地球内部，化学成分、力学特性的不同，形成许多 间断面或梯度区。 纵、横波在各种界面(间断面)上反射、折射、 波型转换、以及衍射、散射，结果使总波场十分复 杂。 (3)地球介质是非完全弹性介质，对机械波具有吸 收和频散作用。 (4)震源过程相当复杂，辐射出的波场复杂。 2013-3-26 《地震学原理与应用》第三章 2 2.分析地震波动时的各种简化假 设 略去次要因素，突出主要因素，使问题简化， 易于处理，得出地震波在地球中传播的基本规律。 (1)小形变和完全弹性假 设 ①实际地震过程，既有宏观地形变区，又有广阔的小 几 形变(∂u /∂x 1)区域。 i j 何 总可以把大形变区视为源区，仅讨论小形变(无 性 限小形变)成立的传播区。 质 近场地震学已有很大发展，包括旋转张量(歪转 ) 的测量和分析。 2013-3-26 《地震学原理与应用》第三章 3 ②地球介质的非完全弹性，问题十分复杂，一般用唯 象的粘弹性和弹滞性来描绘。它们的本构关系可以 用熟知的弹簧－阻尼盘模型导出： 物 理 性 质 2013-3-26 《地震学原理与应用》第三章 4 作为一级近似，可不考虑非完全弹性，因此可 用线弹理论，叠加原理成立。 * 不作特别说明时，均讨论均匀、各向同性线弹 体（λ 、μ、ρ ）。 这一简化使复杂的波动可以用各简谐波的叠加来表 示。不失一般性，分解为平面或球面谐波。 * 避开源，建立简谐波传播理论。简化求解，复杂的用 叠加。 (2)绝热假 设地震波传播速度(几千米/秒)大大超过热传导速率 。 化 简 质 介 (3)各向同性假 统计各向同性 设 晶胞杂乱取向，形成宏 ┌岩石晶胞的线度 100 μm ┐ 观上的各向同性。 └地震波波长一般 几百米 2013-3-26 《地震学原理与应用》第三章 5 ┙ * 横向各向同性很普遍，有实际意义。 * 定向(或优势)裂隙形成的各向异性也有重要意义 。 * 矿物晶体定向排列会产生宏观的各向异性，有地质意 义。 (4)重力的影响 力场的简化 Jeffreys 已证明对短周期波影响很小，体波分析 中可不考虑；仅在地球自由振荡中考虑。