導(dǎo)語(yǔ)：不同類(lèi)型的地震波的速度是不同的，所以它們到達(dá)時(shí)間也就先后不同。有些朋友想了解更多關(guān)于地震波的傳播速度，那么，下面來(lái)看看，地震波的傳播速度是多少？地震波在地殼中的傳播速度是多少？今天小編就為大家分享一下，希望可以給大家?guī)?lái)實(shí)質(zhì)性的幫助。

　　地震波的傳播速度

地震波

　　地震波的橫縱不同，傳播速度不同，具體如下：

　　地震波縱波是推進(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(chēng)P波，它使地面發(fā)生上下振動(dòng)，破壞性較弱。

　　地震波橫波是剪切波，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(chēng)S波，它使地面發(fā)生前后、左右抖動(dòng)，破壞性較強(qiáng)。

　　彈性模量和波速

　　均質(zhì)各向同性的固體可由兩個(gè)常數(shù)：k和μ來(lái)描述其彈性，兩常數(shù)都可表示為單位面積的力。

　　密度為ρ的彈性固體內(nèi)，可以傳播兩種彈性波。

　　P波，速度vP =√(k+4/3μ)/ρ。

　　花崗巖：vP=5.5千米/秒；

　　水：vP=1.5千米/秒。

　　S波，速度vS=√μ/ρ。

　　花崗巖：vS=3.0千米/秒；

　　水：vS=0千米/秒。

　　地震圖片

　　地震波地震共振

　　地震波的反射和折射有時(shí)可使地震能量匯集于一地質(zhì)構(gòu)造中，如沖積河谷，因?yàn)槟抢镌诮乇硖幱休^軟巖石或土壤。稍后將討論的1985年墨西哥城和1989年洛馬普瑞特地震時(shí)嚴(yán)重破壞的特殊分布區(qū)可以用此原因解釋?zhuān)▓D2.7）。其效應(yīng)與在一個(gè)屋子里面聲波能被墻多次反射形成回音匯集能量一樣。在地震時(shí)，P波和S波從遠(yuǎn)處傳來(lái)，折射入谷地，它們的速度在剛性小的巖石中減低，它們?cè)诠鹊紫聜鞑ブ钡浇咏冗吘墪r(shí)，部分能量折射回到盆地中。這樣，波開(kāi)始往復(fù)傳播，類(lèi)似池塘中的水波。不同的P波和S波交織，回轉(zhuǎn)的波峰疊加在射入的波峰上，引起幅度的變化。這時(shí)每一疊加波的相位是關(guān)鍵，因?yàn)楫?dāng)交切的波位相相同時(shí)能量會(huì)加強(qiáng)。通過(guò)這種“正干涉”，地震能量在某些頻率波段匯集起來(lái)。如果沒(méi)有波的幾何擴(kuò)散和摩擦耗散，即振動(dòng)的巖石和土壤使一些波能轉(zhuǎn)化為熱，波的干涉造成的振幅增長(zhǎng)真可能造成災(zāi)難性的后果。

　　可以從另一種角度去認(rèn)識(shí)在限定的地質(zhì)構(gòu)造中地震波的效應(yīng)。如同在池塘里看到的交叉水波一樣，干涉的地震波可產(chǎn)生駐波，表觀上，干涉波似乎站住不動(dòng)了，地面似乎純粹作上下震動(dòng)。同樣地，當(dāng)弦樂(lè)器如豎琴的弦被撥動(dòng)時(shí)，也產(chǎn)生駐波。一般來(lái)說(shuō)，地震時(shí)，往往在一河谷或類(lèi)似的構(gòu)造中激發(fā)許多不同頻率和振幅的P波和S波，松軟土壤能增強(qiáng)在許多頻段上的運(yùn)動(dòng)，與音樂(lè)中的情況一樣，產(chǎn)生顯著的泛音或高階振型。如果布設(shè)足夠的地震波記錄儀器，有時(shí)能夠識(shí)別出這種泛音。

　　地震

　　P波和S波的速度

　　1989年10月17日當(dāng)洛馬普瑞特地震襲擊時(shí)，我在伯克利家中突然感到房屋搖動(dòng)，我開(kāi)始計(jì)時(shí)。10秒鐘后搖動(dòng)突然變的特別厲害，這表示S波已經(jīng)到達(dá)。P波總是首先從震源來(lái)到，因?yàn)樗鼈冄赝宦窂絺鞑r(shí)比S波速度快。利用波的這一特性，我可以計(jì)算出這個(gè)地震的震源在80多千米以外。

　　P波和S波的實(shí)際傳播速度取決于巖石的密度和內(nèi)在的彈性。對(duì)線彈性物質(zhì)而言，當(dāng)波與運(yùn)行方向無(wú)關(guān)時(shí)，波速僅取決于兩個(gè)彈性性質(zhì)，稱(chēng)為彈性模量：巖石的體積模量k和剪切模量μ。

　　當(dāng)向巖石立方塊表面施加一均勻壓力時(shí)，其體積將減小，其單位體積的體積變化作為所需壓力大小的度量，稱(chēng)為體積模量。當(dāng)P波穿過(guò)地球內(nèi)部傳播時(shí)發(fā)生的就是這種類(lèi)型的變形；因?yàn)樗灰痼w積變化，所以在流體中也可以發(fā)生，與在固體中一樣。通常體積模量越大，P波的速度就越大。

　　第二種變形類(lèi)型是，在向巖石立方塊體兩相對(duì)的面上施加方向相反的切向力時(shí)，這體積方塊將受剪切而變形，而沒(méi)有體積變化。同樣，圓柱狀巖心兩頭受大小相等方向相反力扭曲時(shí)也發(fā)生這種變形。巖石對(duì)剪切或扭曲應(yīng)力的抵抗越大，其剛性就越大。S波通過(guò)剪切巖石而傳播，剪切模量給出其速度的量度。通常是剪切模量越大，S波速度就越大。

　　P波和S波速度的簡(jiǎn)單公式在下面給出。這些表達(dá)式與已經(jīng)提到的波的重要性質(zhì)一致：因?yàn)榱黧w的剪切模量是0，剪切波在水中的速度為0，因?yàn)閮蓚€(gè)彈性模量總是正的，所以P波比S波傳播得快。

　　因?yàn)榈厍騼?nèi)部的強(qiáng)大壓力，巖石的密度隨深度增大。由于密度在P波和S波速度公式中的分母項(xiàng)上，表面看來(lái)，波速度應(yīng)隨其在地球的深度增加而減小。然而體積模量和剪切模量隨深度而增加，而且比巖石密度增加得更快(但當(dāng)巖石熔融時(shí)，其剪切模量下降至0)。這樣，在我們的地球內(nèi)部P和S地震波速一般是隨深度而增加的，在第6章中將進(jìn)一步討論。

　　雖然某一給定巖石彈性模量是常數(shù)，但在一些地質(zhì)環(huán)境里巖石不同方向上的性質(zhì)可以顯著變化。這種情況叫各向異性，這時(shí)，P波和S波向不同方位傳播時(shí)具有不同速度。通過(guò)這種各向異性性質(zhì)的探測(cè)，可以提供有關(guān)地球內(nèi)部地質(zhì)狀況的信息，這是當(dāng)今廣泛研究的問(wèn)題。但在以下的討論中將限制在各向同性的情況，絕大多數(shù)地震運(yùn)動(dòng)屬于這種情況。

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