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地球介质和弹性波传播

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常把具有时间周期性的运动称为振动,而把振动在空间的传播称为波动,两者具有紧密的联系。在弹性介质中各质点间以弹性紧密联系着。机械振动在弹性介质内传播就形成机械波。当地震发生时,从震源辐射出各种类型的弹性波,有些沿着地球表面传播,有些通过地球内部传播。地震波在地球内部的传播过程中,当遇到一些介质分界面时会发生反射和折射,因此这些界面的位置和性质就可以通过反射波和折射波的运动学特征及振幅等来推断。

物质运动的形式是多种多样的。其中,振动和波动就是常见的运动形式。通常把具有时间周期性的运动称为振动,而把振动在空间的传播称为波动,两者具有紧密的联系。质点在平衡位置附近来回往复的运动称为机械振动。在弹性介质中各质点间以弹性紧密联系着。若介质中某一质点A,因受外界扰动而离开其平衡位置,其邻近质点将对它施加弹性回复力,使它回到平衡位置,并在平衡位置附近振动。与此同时,A点邻近的质点也受到A偏离其平衡位置时所作用的弹性力,迫使邻近质点也在自己平衡位置附近振动起来,以此类推,邻近质点的振动又会引起较远质点的振动,于是振动就由近及远地传播出去,形成波动。机械振动在弹性介质(固体、液体和气体)内传播就形成机械波。地震波就是机械振动在地下岩石中的传播。当地震发生时,从震源辐射出各种类型的弹性波,有些沿着地球表面传播(称为面波),有些通过地球内部传播(称为体波)。后者既有纵波又有横波,这比声波和电磁波更为复杂。从这些波的运动学特征以及频散特征,可以得到地球内部不同区域的弹性波速度分布。地震波在地球内部的传播过程中,当遇到一些介质分界面时会发生反射和折射,因此这些界面的位置和性质就可以通过反射波和折射波的运动学特征及振幅等来推断。天然地震的震源深、能量大、分布区域广,并且可以激发体波、面波、全球振荡波等多种形式的波动,因而被用来研究地球的整体分层,属于大尺度结构。而人工爆破和可控震源,由于震源位置、激发时间、激发能量、激发次数可以控制,因而可以得到局部地区的和浅层的速度分布,属于小尺度细结构。

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