地震波的定義

物理第一次案例：地震波地震波的定義

地震是地殼的一切顫動(dòng)，是一種自然現(xiàn)象。其主要能源來自地球的內(nèi)部，是由地球內(nèi)部自然力沖擊引起的。地殼或地幔中發(fā)生振動(dòng)的地方稱為震源。震源在地面上的垂直投影稱為震中。震中到震源的距離稱為震源深度。地震波是指從震源產(chǎn)生向四外輻射的彈性波。地球內(nèi)部存在著地震波速度突變的基干界面、莫霍面和古登堡面，將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三個(gè)圈層。發(fā)生原理英文seismicwave.由地震震源發(fā)出的在地球介質(zhì)中傳播的彈性波。地球內(nèi)\o"查看圖片"

地震波部存在著地震波速度突變的基干界面、莫霍面和古登堡面，將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三個(gè)圈層。地震震源發(fā)出的在地球介質(zhì)中傳播的彈性波。地震發(fā)生時(shí)，震源區(qū)的介質(zhì)發(fā)生急速的破裂和運(yùn)動(dòng)，這種擾動(dòng)構(gòu)成一個(gè)波源。由于地球介質(zhì)的連續(xù)性，這種波動(dòng)就向地球內(nèi)部及表層各處傳播開去，形成了連續(xù)介質(zhì)中的彈性波。概念介紹地震波是指從震源產(chǎn)生向四外輻射的彈性波。地球內(nèi)部存在著地震波速度突變的基干界面、莫霍面和古登堡面，將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三個(gè)圈層。傳播方式地震波按傳播方式分為三種類型：縱波、橫波和面波[1]?？v波是推進(jìn)波，地殼中傳播速度為5．5~7千米/秒，最先到達(dá)震中，又稱P波，它使地面發(fā)生上下振動(dòng)，破壞性較弱。橫波是剪切波：在地殼中的傳播速度為3.2～4.0千米/秒，第二個(gè)到達(dá)震中，又稱S波，它使地面發(fā)生前后、左右抖動(dòng)，破壞性較強(qiáng)。面波又稱L波，是由縱波與橫波在地表相遇后激發(fā)產(chǎn)生的混合波。其波長大、振幅強(qiáng)，只能沿地表面?zhèn)鞑?，是造成建筑物?qiáng)烈破壞的主要因素?？v波和橫波現(xiàn)象介紹我們最熟悉的波動(dòng)是觀察到的水波。當(dāng)向池塘里扔一塊石頭時(shí)水面被擾亂，以石頭入水處為中心有波紋向外擴(kuò)展。這個(gè)波列是水波附近的水的顆粒運(yùn)動(dòng)造成的。然而水并沒有朝著水波傳播的方向流；如果水面浮著一個(gè)軟木塞，它將上下跳動(dòng)，但并不會(huì)從原來位置移走。這個(gè)擾動(dòng)由水粒的簡單前后運(yùn)動(dòng)連續(xù)地傳下去，從一個(gè)顆粒把運(yùn)動(dòng)傳給更前面的顆粒。這樣，水波攜帶石擊打破的水面的能量向池邊運(yùn)移并在岸邊激起浪花。地震運(yùn)動(dòng)與此相當(dāng)類似。我們感受到的搖動(dòng)就是由地震波的能量產(chǎn)生的彈性

巖石的震動(dòng)。假設(shè)一彈性體，如巖石，受到打擊，會(huì)產(chǎn)生兩類彈性波從源向外傳播。第一類波的物理特性恰如聲波。聲波，乃至超聲波，都是在空氣里由交替的擠壓(推)和擴(kuò)張(拉)而傳遞。因?yàn)橐后w、氣體和固體巖石一樣能夠被壓縮，同樣類型的波能在水體如海洋和湖泊及固體地球中穿過。在地震時(shí)，這種類型的波從斷裂處以同等速度向所有方向外傳，交替地?cái)D壓和拉張它們穿過的巖石，其顆粒在這些波傳播的方向上向前和向后運(yùn)動(dòng)，換句話說，這些顆粒的運(yùn)動(dòng)是垂直于波前的。向前和向后的位移量稱為振幅。在地震學(xué)中，這種類型的波叫P波，即縱波（圖2.1），它是首先到達(dá)的波。地震P波(縱波)和S波(橫波)運(yùn)行時(shí)彈性巖石運(yùn)動(dòng)的形態(tài)彈性巖石與空氣有所不同，空氣可受壓縮但不能剪切，而彈性物質(zhì)通過使物體剪切和扭動(dòng)，可以允許第二類波傳播。地震產(chǎn)生這種第二個(gè)到達(dá)的波叫S波，即橫波。在S波通過時(shí)，巖石的表現(xiàn)與在P波傳播過程中的表現(xiàn)相當(dāng)不同。因?yàn)镾波涉及剪切而不是擠壓，使巖石顆粒的運(yùn)動(dòng)橫過運(yùn)移方向（圖2.1）。這些巖石運(yùn)動(dòng)可在一垂直向或水平面里，它們與光波的橫向運(yùn)動(dòng)相似。P和S波同時(shí)存在使地震波列成為具有獨(dú)特的性質(zhì)組合，使之不同于光波或聲波的物理表現(xiàn)。因?yàn)橐后w或氣體內(nèi)不可能發(fā)生剪切運(yùn)動(dòng)，S波不能在它們中傳播。P和S波這種截然不同的性質(zhì)可被用來探測地球深部流體帶的存在(見第6章)。相關(guān)性質(zhì)帶偏光眼鏡以減弱散射光的人可能熟悉光的偏振現(xiàn)象，只有S波具有偏振現(xiàn)象。只有那些在某個(gè)特定平面里橫向振動(dòng)(上下、水平等)的那些光波能穿過偏光透鏡。傳過的光波稱之為平面偏振光。太陽光穿過大氣是沒有偏振的，即沒有光波振動(dòng)的優(yōu)選的橫方向。然而晶體的折射或通過特殊制造的塑料如偏光眼鏡，可使非偏振光成為平面偏振光。當(dāng)S波穿過地球時(shí)，他們遇到構(gòu)造不連續(xù)界面時(shí)會(huì)發(fā)生折射或反射，并使其振動(dòng)方向發(fā)生偏振。當(dāng)發(fā)生偏振的S波的巖石顆粒僅在水平面中運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為SH波。當(dāng)巖石顆粒在包含波傳播方向的垂直平面里運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種S波稱為SV波。大多數(shù)巖石，如果不強(qiáng)迫它以太大的幅度振動(dòng)，具有線性彈性，即由于作用力而產(chǎn)生的變形隨作用力線性變化。這種線性彈性表現(xiàn)稱為服從虎克定律，是以國家，連續(xù)發(fā)生了多次強(qiáng)震，直接震動(dòng)了現(xiàn)代化工業(yè)城市和人口稠密地區(qū)，使人民生命財(cái)產(chǎn)和工業(yè)建設(shè)遭到了巨大的損失。因此，在強(qiáng)震區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)應(yīng)正確進(jìn)行斷裂的勘察和評(píng)價(jià)。

斷裂的勘察和評(píng)價(jià)在工程可行性研究.場址選擇及前期工作中是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性的工作，它不僅僅是一般的巖土工程技術(shù)問題；而且是一個(gè)政策性、社會(huì)性很強(qiáng)的技術(shù)問題。

當(dāng)然并不是所有的工程建設(shè)都進(jìn)行同樣的斷裂勘察評(píng)價(jià)，應(yīng)根據(jù)工程的重要性.建設(shè)規(guī)模和巖土工程條件綜合考慮確定。例如，大型建設(shè)工程，由于工程規(guī)模巨大，一旦失事將造成巨大損失。核電站若遭到地震等自然災(zāi)害或其他破壞事故，將有可能導(dǎo)致放射性物質(zhì)的外溢，造成環(huán)境污染。因此，將安全因素列為最高標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一般的建筑物，由于其工程規(guī)模較小，重要性也相對(duì)較低，因此，根據(jù)其地區(qū)的抗震設(shè)防烈度，嚴(yán)格按照抗震規(guī)范設(shè)防就可以滿足要求。

斷裂勘察與評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容是查明斷裂的類型，包括斷裂的活動(dòng)性和地震效應(yīng)分析，評(píng)價(jià)斷裂對(duì)工程建設(shè)可能產(chǎn)生的影響，提出工程處理措施方案。

根據(jù)斷裂的地震工程性質(zhì)，可以分為以下幾種類型。

全新活動(dòng)斷裂：在全新世地質(zhì)時(shí)期(一萬年)內(nèi)有過較強(qiáng)烈的地震活動(dòng)或近期正在活動(dòng)，在將來(今后一百年)可能繼續(xù)活動(dòng)的斷裂。

發(fā)震斷裂：全新活動(dòng)斷裂中，近期(近500年來)伴有地震活動(dòng)，且震級(jí)不小于5級(jí)的震源所在的斷裂；或在未來100年內(nèi)，可能發(fā)生大于5級(jí)地震的斷裂。

非全新活動(dòng)斷裂：一萬年以來沒有發(fā)生過任何形式活動(dòng)的斷裂。

構(gòu)造性地裂：強(qiáng)烈地震作用(主震相大幅度波動(dòng))下，在地面出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的以水平位錯(cuò)為主的構(gòu)造性破裂。其成因機(jī)制為強(qiáng)烈地震動(dòng)