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1 # 陸家梧桐棲小鳳
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2 # 愛做夢的女孩wsq
必須要說的一點是地震學的主要內容之一就是研究地震波所帶來的資訊。百度上對於地震波的解釋是:由地震震源向四處傳播的振動,即從震源產生向四周輻射的彈性波。
我記得上地概課的時候,老師講這一章節內容時,是先從水波進行類比引申出地震波這一概念的。首先,水波產生的原因一是振動、二是傳播介質。其次,波動是振動的傳播過程。而地震波是波源的振動狀態或是振動能量在介質中的傳播。(介質的質點並不會隨波而傳播)這一點,是上課老師重點畫出的。
對於波的概念,大可以將幾種你熟知的波進行比較。地震波是一種機械運動的傳佈,它產生於地球介質的彈性。其性質和聲波很接近,便又被稱為地聲波。但普通的聲波在流體中傳播,而地震波是在地球介質中傳播,所以要顯得複雜得多。同時在計算上,地震波和光波有些相似之處。
今天我們所探討的地震波,按其傳播方式可細化為體波(S波、P波)和麵波(瑞利波、勒夫波)。最先到達震中是P波,它使地面發生上下振動,能量不大所以破壞性較弱。而S波是剪下波,是第二個到達震中的,它使地面發生前後、左右抖動,破壞性較強。其次是面波,是由P波與S波在地表相遇後激發產生的混合波。其波長大、振幅強,只能沿地表面傳播,是造成建築物強烈破壞的主要因素。
關於影響地震波傳播速度的因素,我想先擷取以下一張圖並附上公式。
P波,速度vP =√(k+4/3μ)/ρ。
花崗岩: vP=5.5千米/秒; 水: vP=1.5千米/秒。
S波,速度vS=√μ/ρ。
花崗岩:vS=3.0千米/秒; 水: vS=0千米/秒。
1.岩石本身的巖性。
不可否認,不同岩石是由不同礦物組成的,而不同礦物也就具有不同的壓力,這也就造就其地震波波速的不同。根本上來說,是與成巖環境相關的。(一般來說,岩漿岩的地震波波速較高,深變質岩中地震波波速也較大。)
2.岩石埋深程度。
在地殼中,埋得越深的岩石,由於溫度和壓縮程度,其縱橫波的波速都會增大。當然,這大多適用於淺部的岩石來說的。但是,深部的岩石則沒有那麼大的地震波速度梯度。
3.岩石的孔隙度、流體速度和流體飽和度。
由威裡時間公式可以知道,岩石孔隙度越大,密度越小,波速變小。岩石當中流體速度增大,地震波速度增大。岩石當中的流體飽和度越大,剪下波的速度越小。
4.岩石的構造歷史與地質年代。
岩石的構造歷史對岩石中地震波的傳播速度是有影響的。在強烈褶皺的地區,岩石中的地震波速度會增大。而在因構造抬升而遭到風化破碎的岩石中,地震波速度則相對較小。即地質年代老的岩石一般具有比年輕岩石更大的地震波速度。
5.岩石的結構,其密度等,可從公式裡看出,這是於岩石而言的其本身固有屬性也會對地震波傳播速度產生影響。
當然,其他影響因素還有溫度和地震波頻率、壓力等。
(以上是一個地震學渣同過查閱相關資料整理而來的,若有誤,望各位大神予以指點)
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3 # 天真於鞋
地震波的速度是指地震波在地下岩層中的傳播速度,簡稱地震速度。它既是研究地球內部結構的最重要引數,也是地震勘探中最重要的引數之一,滲透到地震資料處理和解釋的大部分環節。
大量理論研究、實驗室研究和實際資料都證明,地震波的傳播速度與地下岩石的性質,如岩石的彈性常數、岩石的成分、密度、埋藏深度、孔隙度、地質年代、含流體性質以及溫度等因素息息相關。
1.彈性常數 彈性波在均勻各向同性介質中的傳播速度是由介質的彈性常數和密度決定的。
2.巖性 造岩礦物成分不同的岩石,由於造岩礦物的密度、體積模量、剪下模量的不同,又由於造岩礦物是組成岩石的主要成分,因此是影響岩石彈性性質的主要因素。
3.密度 幾乎各種岩石的波速都隨密度增大而增大。
4.構造歷史和地質年代的影響 許多實際觀測資料表明,同樣深度、成分相似的岩石,當地質年代不同時,波速也不同。年代老的岩石比年輕的岩石具有較高的速度。在強烈褶皺地區,經常觀測到速度的增大;在隆起的構造頂部,則發現速度減低。一般來說,地震波在岩石中的傳播速度隨地質過程中的構造作用力的增大而增大。
5.埋藏深度 大量資料表明,在岩石性質和地質年代相同的條件下,地震波的速度隨著埋藏深度的增加而增大,原因主要是埋藏深的岩石所受的地層壓力大。在不同地區,特別是基地埋藏深度不同時,速度隨著深度變化的垂直梯度可能相差很大。一般而言,在淺處速度梯度較大;深度增加時,梯度減小。
6.孔隙度 儲集岩層大多是由顆粒狀的各種礦物、岩石碎屑、岩石成分組成,不同性質的各種顆粒之間出現了孔隙。一般情況下,粗顆粒結構儲集層的孔隙較大,如砂岩等;而細顆粒結構儲集層的孔隙較小,如石灰岩等。
7.孔隙流體 不同的流體,其密度和體積模量不同。如:石油速度1070-1320m/s,水的速度為1483m/s,甲烷的速度為430m/s。對於孔隙度相同的儲集層,當其孔隙空間所含流體性質不同時,其速度和體積模量是不同的。 實驗結果表明:孔隙度相同的砂岩,其含水時的速度高於含油時的速度,而且砂岩的孔隙度越大,砂岩骨架的速度越高,則孔隙度相同的含水砂岩和含油砂岩的速度差異越明顯。
8.壓力 岩石的地震速度總是隨著有效壓力(有效壓力=圍壓-孔隙壓力)的增加而增加。
⑴隨著有效壓力的增加地震縱橫波速度逐漸增加; ⑵地震縱橫波速度是隨著孔隙壓力的增加而逐漸減少的; ⑶在含有高孔隙壓力的地層處地震波速度往往突然偏低,這也是利用地震速度研究高壓異常的物理基礎。
9.頻率和溫度 速度隨頻率的變化而變化稱為頻散。頻散現象會扭曲波的峰、谷在傳播方向上的形狀。
10.縱波、橫波速度之間的關係 速度是研究岩石是使用廣泛的引數之一,而在很多時候只有縱波速度資料,很少有橫波速度資料,所以不少學者研究縱波速度和橫波速度的關係,得出經驗公式,以期能夠透過縱波速度推算出橫波速度,再利用其來計算研究岩石的其他彈性引數。
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地球公轉產生時間週期,而自轉產生萬有引力。這種聚力將公轉內靠近地表的所有天體不斷吸引到底表(哪怕半空中解體還會)。
隨著時間推移,地球半徑也會越來越大。中心部分會因不斷加大單位壓強而產生超高熱能量,溫度之高使得岩石都被熔化,體積不斷被壓縮,這就是”地核”。
再往上,地核外面也是有很高溫度、液體/半液體化岩石形態的”地幔”。但實際上相比於地核的溫度及單位壓強已經小很多了……
再往上,隨著越靠近地表,單位壓強也就越小,岩石因不斷冷卻而逐漸被實體固化,這部分就是所謂地殼。
再往上,由於球體公轉、自轉原因,因而受光熱程度不均形成岩石體風化,加之水流搬運、生物死亡形成有機物沉寂及混合形成泥土和塵埃。
以上囉裡囉嗦一大堆,只為了說明一個觀念——地殼不是鐵板一塊,而是有厚薄、裂紋及大面積橫斷面的。是整體”流動”於液體岩石(熔岩)之上且之間相互作用,碰撞的。大到各大陸、各次大陸、各大洋板塊,小到板塊內各個特定的薄弱區域,都有,只是大小不同而已。
所謂地震,就是這些板塊在運動中,相互碰撞、摩擦、擠壓的物理過程中的能量釋放以震波的形式實現其能量由強到弱釋放過程。當然這些能量是日積月累而厚積薄發的過程,一般都有其一個比較漫長的週期活動特徵。
相互作用不是一方,而是雙方乃至多方共同地殼作用導致。”擠”(高原、山脈)”壓”(海溝及陸地橫斷面)……這些都是有質量的。能量需要宣洩找到突破口就是火山,沒有就存著。一般說單位壓強大,週期長,最後到質變一次性集中能量釋放也就越大。反而反之……再有,地球內部也有”活躍期”與”非活躍期”之分的。再一般說,板塊之間結合部分,由於地質結構相對不穩、相對薄弱就更易發生地震、火山噴發等地址災害。但是也有好的一面,地熱資源豐富,多溫泉。例如:日本、中國臺灣、印尼、菲律賓、希臘、義大利、冰島、美國阿拉斯加等。