地质学 不同类型的地震波

小夏 科学 更新 2024-01-30

当它发生时,它释放的一些能量在地球内部转化为热量。 部分能量用于沿断层的岩石和矿物开裂和永久变形。 其余的能量,即大部分能量,以波的形式从震中辐射出来。

*波分为两大类:穿过地球内部的体波(P 波和 S 波)和仅在地球表面传播的表面波。

体波穿过地球内部。 体波有两种类型:p 波和 s 波。

p 波中的 p 代表初级波,因为它们是最快的波,一旦 p 波发生,它们就会首先被检测到。 P波穿过地球内部的速度比喷气式飞机快很多倍,只需几分钟即可穿过地球。

P波主要是压缩波。 当纵波通过时,材料沿与波移动方向相同的方向压缩,然后在波通过后延伸回其原始厚度。 p 波穿过材料的速度由以下因素决定:

刚性 - 材料抵抗横向弯曲的能力以及一旦剪切力通过后能够自行拉直的能力 - 材料刚性越强,p 波越快。

可压缩性 – 材料可以压缩成更小的体积,然后在压缩力过后恢复到原来的体积;材料的可压缩性越高,p波越快。

密度 – 材料每单位体积包含多少质量;材料密度越大,纵波越慢。

下面的动画显示了 p 波在平面(左)和点源(右)上的传播。

P 波既可以穿过固体,也可以穿过液体和气体。 虽然液体和气体的刚性为零,但它们是可压缩的,这使得它们能够传输纵波。 声波是在空气中传播的 p 波。

由于随着软流圈下方深度的增加,地幔变得坚硬和可压缩,因此纵波在地幔中传播得越深,传播速度就越快。 地幔的密度也随着软流圈以下深度的增加而增加。 密度越高,波速越低。 然而,在深地幔中,刚度和压缩性增加的影响远大于密度增加的影响。

S 波中的 s 代表次级波,因为它们是第二快的波,也是它们发生后检测到的第二个波。 虽然横波比纵波慢,但它们的传播速度仍然很快,超过纵波速度的一半,以每小时数千公里的速度穿过地壳和地幔。

s 波是横波(尽管这不是 s 所代表的)。 它们通过从波传播方向弯曲或变形(剪切)的材料而移动,然后在波通过后恢复到原来的形状。 横波穿过材料的速度仅由以下因素决定:

刚性 – 材料抵抗横向弯曲的能力以及一旦剪切力通过后能够自行拉直的能力 – 材料刚性越强,横波越快。

密度 – 材料每单位体积包含多少质量 – 材料的密度越大,横波越慢。

下面的动画显示了 s 波在平面(左)和点源(右)上的传播。

S 波只能穿过固体,因为只有固体是刚性的。 横波不能穿过液体或气体。

由于随着软流圈下方深度的增加,地幔变得越来越硬,因此横波在地幔中传播得越深,传播速度就越快。 地幔的密度在更深的地方也增加,这具有降低波速的作用,但刚度的增加远大于密度的增加,因此横波在地幔中加速得更深,尽管密度增加。

表面波有两种类型:瑞利波和爱波。 瑞利波以英国贵族瑞利勋爵(约翰·斯特拉特)的名字命名,他在作为科学家和数学家的工作中,对以他的名字命名的表面波类型进行了详细的数学计算。 瑞利波是由地球表面的纵波和横波的综合作用引起的。

瑞利波有时被称为滚动波。 在瑞利波中,地球表面以波峰和波谷的形式上升和下沉,类似于水面上的波浪。 当大**发生时,在户外的人通常会看到瑞利波在地球表面移动,并且可以感觉到瑞利波从它们下面经过时地面的起伏。

Lovewaves,有时也称为L波,以英国数学家和物理学家Augustus Love的名字命名,他首先对波浪进行了数学建模。 爱波涉及表面的横向剪切,然后在每个波经过时恢复到其原始形式。

所有表面波的传播速度都比体波慢,瑞利波的传播速度比拉尔夫波慢。

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