一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載

來源:非解構

地球內部構造

首先,我們先了解一下地球的內部構造,根據地震波在地下不同深度傳播速度的變化,一般將地球內部分為三個同心球層:地核、地幔和地殼。中心層是地核;中間是地幔;外層是地殼。地殼與地幔之間由莫霍面界開,地幔與地核之間由古登堡面界開。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖1

地震一般發生在地殼之中。

由于地質構造活動引發的地震叫構造地震

由于火山活動造成的地震叫火山地震

由于固巖層塌陷引起的地震叫塌陷地震

絕大部分(90%以上)地震都是構造地震。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖2

由于地殼構造的復雜性和震源區的不可直觀性,關于構造地震,它是怎樣孕育和發生的,其成因和機制是什么的問題,至今尚無完滿的解答,但目前科學家比較公認的解釋是構造地震是由地殼板塊構造運動造成的

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖3

全球地震分布圖

板塊構造運動

板塊構造學說認為地球的巖石圈不是整體一塊,而是分割成許多構造單元,這些構造單元叫做板塊。這些板塊漂浮在“軟流層”之上,處于不斷運動之中。一般說來,板塊內部的地殼比較穩定,板塊與板塊之間的交界處,是地殼活動比較活躍的地帶,地殼不穩定。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖4

板塊構造運動使得地殼巖石中長期積累的變形在瞬時轉化為動能引發地震,形成地震波,向四面八方傳播出去。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖5

地震波類型

地震波主要分為兩種,一種是面波,一種是體波

面波只在地表傳遞,體波能穿越地球內部。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖6
一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖7

地震體波(Body Wave)

在地球內部傳播的地震波稱為地震體波,分為縱波(P波)和橫波(S波)。

縱波(P波):P代表主要(Primary)或壓縮(Pressure),為一種縱波,粒子振動方向和波前進方平行,在所有地震波中,前進速度最快,也最早抵達。P波能在固體、液體或氣體中傳遞。來自地下的縱波引起地面上下顛簸振動。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖8

橫波(S波):S意指次要(Secondary)或剪力(Shear),前進速度僅次于P波,粒子振動方向垂直于波的前進方向,是一種橫波。S波只能在固體中傳遞,無法穿過液態外地核。來自地下的橫波能引起地面的水平晃動。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖9

由于縱波在地球內部傳播速度大于橫波,所以地震時,縱波總是先到達地表,而橫波總落后一步。這樣,發生較大的近震時,一般人們先感到上下顛簸,過數秒到十幾秒后才感到有很強的水平晃動。

橫波(S波)是造成建筑破壞的主要原因。

地震面波(Surface Wave)

沿地面傳播的地震波稱為地震面波,分為勒夫波(Love Wave)和瑞利波(Rayleigh wave)。

當P波和S波到達地球的自由面或位于層狀地質構造的界面時,在一定條件下會產生其他類型地震波。這些波中最重要的是勒夫波和瑞利波。

勒夫波(Love Wave):粒子振動方向和波前進方向垂直,但振動只發生在水平方向上,沒有垂直分量,類似于S波,差別是側向震動振幅會隨深度增加而減少。這個類型的波使巖石質點運動類似SH波,運動沒有垂向位移。巖石運動在一垂直于傳播方向上在水平面內從一邊到另一邊。雖然勒夫波不包括垂直地面運動的波,但它們在地震中可以成為最具破壞性的,因為它們常具有很大的水平振幅。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖10

瑞利波(Rayleigh wave):又稱為地滾波,粒子運動方式類似海浪,在垂直面上,粒子呈逆時針橢圓形振動,震動振幅一樣會隨深度增加而減少。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖11

大家仔細看看下圖,區分一下不同類型波的特點。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖12

地震波序

地震發生后,首先出現的是體波,其中縱波(P波)的傳播速度比橫波(S波)快,而面波由于是縱波與橫波在地表相遇后激發產生的次生波,所以相對體波產生稍次,而在面波之后緊接著是一串地震尾波

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖13
一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖14

由于不同類型地震波產生的時間和速度不同,它們到達同一場地的時間也就有先后,從而形成一組地震波序列,它解釋了地震時地面開始搖晃后我們所經歷的不同感覺。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖15
一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖16

首先 從震源到達某地的第一波是“推和拉”的P波。它們一般以陡傾角出射地面,因此造成鉛垂方向的地面運動,垂直搖動一般比水平搖晃容易經受住,因此一般它們不是最具破壞性的波。

因為S波的傳播速度約為P波的一半,相對強的S波稍晚才到達。它包括SH和SV波動:前者在水平平面上,后者在垂直平面上振動。S波比P波持續時間長些。

地震主要通過P波的作用使建筑物上下搖動,通過S波的作用側向晃動。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖17
一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖18
一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖19

其次 當S波之后或與S波同時,勒夫波開始到達。地面開始垂直于波動傳播方向橫向搖動。

下一個是橫過地球表面傳播的瑞利波,它使地面在縱向和垂直方向都產生搖動。

這些波可能持續許多旋回,引起大地震時熟知的描述——“搖滾運動”。因為面波隨著距離衰減的速率比P波或S波慢,在距震源距離大時感知的或長時間記錄下來的主要是面波。

一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖20
一文讀懂地震波 附Ei-center地震波下載的圖21

最后 在面波波列之后構成地震記錄的重要部分,稱之為地震尾波。地震波的尾部事實上包含著沿散射的路徑穿過復雜巖石構造的P波、S波、勒夫波和瑞利波的混合波。尾波中繼續的波動旋回對于建筑物的破壞可能起到落井下石的作用,促使已被早期到達的較強S波和面波削弱的建筑物進一步破壞以至于倒塌

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