关于地震的P波和S波的问题

发布网友发布时间：2022-04-26 18:34

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热心网友时间：2023-10-21 07:21

地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态弹性岩石与空气有所不同，空气可受压缩但不能剪切，而弹性物质通过使物体剪切和扭动，可以允许第二类波传播。地震产生这种第二个到达的波叫S波，即横波。在S波通过时，岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。因为S波涉及剪切而不是挤压，使岩石颗粒的运动横过运移方向（图2.1）。这些岩石运动可在一垂直向或水平面里，它们与光波的横向运动相似。P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在(见第6章)。
相关性质
带偏光眼镜以减弱散射光的人可能熟悉光的偏振现象，只有S波具有偏振现象。只有那些在某个特定平面里横向振动(上下、水平等)的那些光波能穿过偏光透镜。传过的光波称之为平面偏振光。太阳光穿过大气是没有偏振的，即没有光波振动的优选的横方向。然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼镜，可使非偏振光成为平面偏振光。当S波穿过地球时，他们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。当岩石颗粒在包含波传播方向的垂直平面里运动时，这种S波称为SV波。大多数岩石，如果不强迫它以太大的幅度振动，具有线性弹性，即由于作用力而产生的变形随作用力线性变化。这种线性弹性表现称为服从虎克定律，是以与牛顿同时代的英国数学家罗伯特·虎克(1635～1703年)而命名的。这种线性关系由图2.2所示的加重物的弹簧伸展来表示。如果重物的质量加倍，线性弹簧的伸展也加倍，如果重物回到原来大小，则弹簧回到原来位置。相似地，地震时岩石将对增大的力按比例地增加变形。在大多数情况下，变形将保持在线弹性范围，在摇动结束时岩石将回到原来位置。然而在地震事件中有时发生重要的例外表现，例如，当强摇动发生于软土壤时，会残留永久的变形，波动变形后并不总能使土壤回到原位，在这种情况下，地震烈度较难预测。我们将在本书后面谈到这些关键的非线性效果。

热心网友时间：2023-10-21 07:21

地震波主要分为两种，一种是表面波，一种是实体波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部。
实体波(body
wave)：在地球内部传递，又分成p波和s波两种。
p波：p代表主要（primary）或压缩（pressure），为一种纵波，粒子振动方向和波前进方平行，在所有地震波中，前进速度最快，也最早抵达。p波能在固体、液体或气体中传递。
s波：s意指次要（secondary）或剪力（shear），前进速度仅次于p波，粒子振动方向垂直于波的前进方向，是一种横波。s波只能在固体中传递，无法穿过液态外地核。
利用p波和s波的传递速度不同，利用两者之间的走时差，可作简单的地震定位。
表面波（surface
wave）：浅源地震所引起的表面波最明显。表面波有低频率、高震幅和具频散(dispersion)的特性，只在近地表传递，是最有威力的地震波。
洛夫波（love
wave）：粒子振动方向和波前进方向垂直，但振动只发生在水平方向上，没有垂直分量。
雷利波（rayleigh
wave）：又称为地滚波，粒子运动方式类似海浪，在垂直面上，粒子呈逆时针椭圆形振动。
地震定位
s-p波走时差：
地震发生后，p波和s波会以不同的速度向外传递，随着距离的不同，p波和s波抵达的时间差也会不同。我们已知p波和s波波速，利用下列公式即可求出测站距离震中距离。
t=(r/vs)-(r/vp)
t=走时差
vs=s波速度
vp=p波速度
r=震中和测站距离
将每个测站的结果，以离震中距离为半径，测站为圆心画圆，当测站数目足够时，这些圆会交为同一点，即可求得震中。
p波抵达时间：
s-p波走时曲线的定位原理非常浅显易懂，但是在实际状况中，要精确的判定p波的抵达时间远比s波容易。在一般情况下，p波信号的强度远大于背景噪声，能轻易的判定，而s波的波速低于p波，造成判断s波的抵达时间会受到p波的干扰而出现误差。
使用p波抵达时间定位时，会采用多个测站的p波抵达时间，配合地壳的p波波速模型，利用逆推原理来判定震中。在这种情况下，地壳的速度模型就扮演重要的角色，然而地壳的组成复杂，地质构造也会影响波速，地震定位的精确性仍有很大的进步空间。
双差分定位：
理论上，如果两个地震的震源靠近，震源机制解相同，两个地震抵达同一测站的地震波会有相似的波形。根据这个原理，比较震源相近的地震波波型，求得两个地震的走时差，并利用这个数值修正地震之间的相对位置，可以获得地震的精确位置。