地震波

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地震波#

  • 本节贡献者: 姚家园(作者)、田冬冬(审稿)

  • 最近更新日期: 2022-11-12

  • 预计阅读时间: 20 分钟


震源激发的机械振动以地震波的形式在地球内部传播。地震波分为体波(body wave) 和面波(surface wave)两种类型。体波是指在地球内部传播的波,而面波是指在地球表面 附近传播的波。本节将介绍最基础的地震波理论。

体波#

体波分为 P 波(P-wave)和 S 波(S-wave)两种。

从传播速度的角度看,P 波比 S 波传播速度快。因而 P 波总是最先到达观测者所在的位置, S 波则在 P 波后到达。因而,P 波和 S 波也分别被称为 primary wave 和 secondary wave。

从物理属性上来说,P 波是一种纵波(longitudinal wave),P 波在介质中传播时,介质的 运动方向与波传播的方向相同或相反,介质交替压缩和膨胀导致介质的体积发生变化(如下图所示), 因而 P 波也称为压缩波(compressional wave)。S 波是一种横波(transverse wave), S 波在介质中传播时,介质的运动方向与波传播的方向垂直,会造成介质的剪切变形,但 不改变介质的体积(如下图示),因而 S 波也称为剪切波(shear wave)。

事实上,地震学家首先根据波到达的先后顺序将两种波命名为 primary wave 和 secondary wave, 并简称为 P-wave 和 S-wave,最后在进一步理解了两种地震波的物理属性后,才分别 将其称为 compressional wave 和 shear wave。

体波的介质运动方向以及波传播方向

Fig. 8 体波的介质运动方向以及波传播方向。引自《Introduction to Seismology》(第三版)图 3.2。#

面波#

沿着地球表面附近传播的面波也有两种,即瑞利波(Rayleigh wave)和勒夫波(Love wave)。 Rayleigh 波在地表传播时,介质的运动既有与波传播方向相同或相反的分量,又有与波传播方向垂直 的分量(如下图示)。Love 波在地表传播时,介质的运动方向与波传播方向垂直(如下图示)。 面波的振幅随着深度增加会剧烈减少。

面波的介质运动方向以及波传播方向

Fig. 9 基阶 Love 波(上)和 Rayleigh 波(下)的介质运动方向(假设面波沿着页面从左向右传播)。 引自《Introduction to Seismology》(第三版)图 8.5。#