地震波#

  • 本节贡献者: 姚家园(作者)、田冬冬(审稿)

  • 最近更新日期: 2022-08-16

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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)。体波是指在地球内部传播的地震波,而面波指在地球表面附近 传播的地震波。本节将介绍最基础的地震波理论。

体波#

体波分为 P 波(primary wave 或 P-wave)和 S 波(secondary wave 或 S-wave)。 P 波比其他地震波传播速度快,最先传播到达台站;S 波的传播速度比 P 波慢,在 P 波后传播到台站。 上述 P 波和 S 波的命名源由主要基于他们到达台站的时间。 从物理属性上来说,P 波是压缩波(compressional wave),这是因为 P 波在介质中传播时, 会造成介质的交替压缩和膨胀,介质的体积发生变化(如下图示);S 波是剪切波(shear wave), 这是因为 S 波在介质中传播时,会造成介质的剪切变形,但介质的体积没有变化(如下图示)。

P 波之所以会造成介质的交替压缩和膨胀,是由于介质的运动方向与波传播的方向相同或相反。 因此,P 波是一种纵波(longitudinal wave),即介质的运动方向与波传播的方向相同或相反的波。 S 波之所以会造成介质的剪切变形,是由于介质的运动方向与波传播的方向垂直。 因此,S 波是一种横波(transverse wave),即介质的运动方向与波传播的方向垂直的波。

体波的介质运动方向以及波传播方向

Fig. 7 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. 8 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。#