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1、关于地震波摘要：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波 速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三 个圈层。关键词：地震波辐射地球内部一：背景 2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川，8级强震猝然袭来，大地颤抖， 山河移位，满目疮痍，生离死别西南处，国有殇。这是新中国成立以来破坏性最强、 波及范围最大的一次地震。此次地震重创约50万平方公里的中国大地！为表达全国各 族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务院决定，2008年5月19日至21 日为全国哀悼日。自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。 1976年7月28
2、日北京时间03时42分53.8秒，在中国河北省唐山、丰南一带（东经118.2。， 北纬39.6。）发生了强度里氏7.8级（矩震级7.5级），震中烈度XI度，震源深度23千米 的地震。地震持续约12秒。有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京市和天津市 受到严重波及。强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为 平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。唐山地震没有小规模前震，而且发生于凌晨 人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，名列 20 世纪世界地震史死亡人数第一。 邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省
3、邢台专区隆尧县（北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强； 1966年3月 22日16时19分46秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬37度32分，东经 115度03分）发生震级为7.2级的大地震，震中烈度10度。两次地震共死亡8064人， 伤38000人，经济损失10亿元。这是一次久旱之后的大震。二：地震的发生原理及传播方式发生原理：这是英文seismic wave.由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地球内 部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地 核三个圈层。地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时
4、，震源区的介质发生 急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内 部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。传播方式：地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传 播速度为5. 57千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较 弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.24.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波， 它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇 后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主 要因素。地震波-传播速度（图）19
5、89年10月17日当洛马普瑞特地震袭击时，我在伯克利家中突然感到房屋摇动，我开始 计时。10秒钟后摇动突然变的特别厉害，这表示S波已经到达。P波总是首先从震源来到， 因为它们沿同一路径传播时比S波速度快。利用波的这一特性，我可以计算出这个地震的 震源在80多千米以外。P波和S波的实际传播速度取决于岩石的密度和内在的弹性。对线 弹性物质而言，当波与运行方向无关时，波速仅取决于两个弹性性质，称为弹性模量：岩石 的体积模量k和剪切模量仏当向岩石立方块表面施加一均匀压力时，其体积将减小，其单位体积的体积变化作为所 需压力大小的度量，称为体积模量。当P波穿过地球内部传播时发生的就是这种类型的变 形；因为
6、它只引起体积变化，所以在流体中也可以发生，与在固体中一样。通常体积模量越 大，P波的速度就越大。第二种变形类型是，在向岩石立方块体两相对的面上施加方向相反 的切向力时，这体积方块将受剪切而变形，而没有体积变化。同样，圆柱状岩心两头受大小 相等方向相反力扭曲时也发生这种变形。岩石对剪切或扭曲应力的抵抗越大，其刚性就越大。 S波通过剪切岩石而传播，剪切模量给出其速度的量度。通常是剪切模量越大,S波速度就 越大。P波和S波速度的简单公式在下面给出。这些表达式与已经提到的波的重要性质一致: 因为流体的剪切模量是0剪切波在水中的速度为0因为两个弹性模量总是正的，所以P 波比S波传播得快。因为地球内部的强
7、大压力，岩石的密度随深度增大。由于密度在P波 和S波速度公式中的分母项上，表面看来，波速度应随其在地球的深度增加而减小。然而 体积模量和剪切模量随深度而增加，而且比岩石密度增加得更快（但当岩石熔融时，其剪切 模量下降至0）。这样，在我们的地球内部P和S地震波速一般是随深度而增加的，在第6 章中将进一步讨论。虽然某一给定岩石弹性模量是常数，但在一些地质环境里岩石不同方向上的性质可以显 着变化。这种情况叫各向异性，这时，P波和S波向不同方位传播时具有不同速度。通过 这种各向异性性质的探测，可以提供有关地球内部地质状况的信息，这是当今广泛研究的问 题。但在以下的讨论中将限制在各向同性的情况，绝大多数
8、地震运动属于这种情况。三：简谐波最简单的波是简谐波，即具有单一频率和单一振幅的正弦波，如框图2.1所示。实际地震记 录波形包含着多种波长的波，短波长的波叠加在较长波长的波上，如图2.10所示。由法国 物理学家傅里叶首次于1822年将复杂的波列定量表达为各种不同频率和振幅的简谐波的叠 加，如图2.3所示。较高阶的谐波的频率是最低频的基波频率的整数倍。实际记录的地面运 动可用傅里叶方法，即由计算机分别考察各谐波组分来进行分析描述参量波动可用一些特定的参量来描述。考察框图2.1中以实线画出的正弦波，它表示时刻t 位于x处的质点波动位移为y。假设波的最大幅度为A，波长入是两个相邻波峰之间的距离。一完整
9、的波（从一个波峰到下一个波峰）走过一个波长的时间称为周期T。这样，波速v 是波长除以周期。v =A/T波的频率f,是每秒钟走过的完整波的数目，所以f = 1/T一个波的确实位置取决于它相对于波起始的时间和与起始点的距离，图中细线描绘的波 是第一个波向前面移动一个短距离，称之为由于这一移动而出现了相移。性质推导弹性模量和波速均质各向同性的固体可由两个常数：k和p来描述其弹性，两常数都可表示为单位面 积的力。k是体积模量，表示不可压缩性。花岗岩：k约为27x1010达因/厘米2；水：k约为2x1010达因/厘米2。M是剪切模量，表示其刚性。花岗岩：p约为1.6x1010达因/厘米2； 水：p为0。
10、密度为p的弹性固体内，可以传播两种弹性波。P 波，速度 vP =k+3/4p）/p。花岗岩：vP=5.5千米/秒;水：vP=1.5千米/秒。S 波，速度 vS=7p/p。花岗岩：vS=3.0千米/秒;水：vS=0千米/秒。四：地震共振地震波的反射和折射有时可使地震能量汇集于一地质构造中，如冲积河谷，因为那里在 近地表处有较软岩石或土壤。稍后将讨论的1985年墨西哥城和1989年洛马普瑞特地震时 严重破坏的特殊分布区可以用此原因解释（图2.7）。其效应与在一个屋子里面声波能被墙 多次反射形成回音汇集能量一样。在地震时，P波和S波从远处传来，折射入谷地，它们 的速度在刚性小的岩石中减低，它们在谷底
11、下传 播直到接近谷边缘时，部分能量折射回到盆地中。这样，波开始往复传播，类似池塘中的水 波。不同的P波和S波交织，回转的波峰叠加在射入的波峰上，引起幅度的变化。这时每 一叠加波的相位是关键，因为当交切的波位相相同时能量会加强。通过这种“正干涉”，地震 能量在某些频率波段汇集起来。如果没有波的几何扩散和摩擦耗散，即振动的岩石和土壤使 一些波能转化为热，波的干涉造成的振幅增长真可能造成灾难性的后果。可以从另一种角度去认识在限定的地质构造中地震波的效应。如同在池塘里看到的交叉 水波一样，干涉的地震波可产生驻波，表观上，干涉波似乎站住不动了，地面似乎纯粹作上 下震动。同样地，当弦乐器如竖琴的弦被拨动时
12、，也产生驻波。一般来说，地震时，往往在 一河谷或类似的构造中激发许多不同频率和振幅的P波和S波，松软土壤能增强在许多频 段上的运动，与音乐中的情况一样，产生显着的泛音或高阶振型。如果布设足够的地震波记 录仪器，有时能够识别出这种泛音。五：地震时的防护措施震时就近躲避，震后迅速撤离到安全的地方是应急防护的较好方法。所谓就近躲避，就 是因地制宜地根据不同的情况作出不同的对策。在学校中,地震时最需要的是学校领导和教 师的冷静与果断。有中长期地震预报的地区，平时要结合教学活动，向学生们讲述地震和防、 避震知识。震前要安排好学生转移、撤离的路线和场地;震后沉着地指挥学生有秩序地撤离。 在比较坚固、安全的
13、房屋里，可以躲避在课桌下、讲台旁、教学楼内的学生可以到开间小 有管道支撑的房间里，决不可让学生们乱跑或跳楼。地震发生时，高层建筑物的玻璃碎片和大楼外侧混凝土碎块、以及广告招牌，马口铁板、 霓红灯架等，可能掉下伤人，因此在街上走时，最好将身边的皮包或柔软的物品顶在头上 无物品时也可用手护在头上，尽可能作好自我防御的准备，要镇静，应该迅速离开电线杆和 围墙，跑向比较开阔的地区躲避。地震一旦发生，首先要保持清醒、冷静的头脑，及时判别震动状况，千万不可在慌乱中 跳楼，这一点极为重要。其次，可躲避在坚实的家具下，或墙角处，亦可转移到承重墙较多、 开间小的厨房、厕所去暂避一时。因为这些地方结合力强，尤其是
14、管道经过处理，具有较好 的支撑力，抗震系数较大。总之，震时可根据建筑物布局和室内状况，审时度势，寻找安全 空间和通道进行躲避，减少人员伤亡。震后自救地震时如被埋压在废墟下，周围又是一片漆黑，只有极小的空间，你一定不要惊慌，要沉着， 树立生存的信心，相信会有人来救你，要千方百计保护自己。地震后，往往还有多次余震发生，处境可能继续恶化，为了免遭新的伤害，要尽量改善自己 所处环境。此时，如果应急包在身旁，将会为你脱险起很大作用。在这种极不利的环境下，首先要保护呼吸畅通，挪开头部、胸部的杂物，闻到煤气、毒气时， 用湿衣服等物捂住口、鼻；避开身体上方不结实的倒塌物和其它容易引起掉落的物体；扩大 和稳定生
15、存空间，用砖块、术棍等支撑残垣断壁，以防余震发生后，环境进一步恶化。设法脱离险境。如果找不到脱离险境的通道，尽量保存体力，用石块敲击能发出声响的物体， 向外发出呼救信号，不要哭喊、急躁和盲目行动，这样会大量消耗精力和体力，尽可能控制 自己的情绪或闭目休息，等待救援人员到来。如果受伤，要想法包扎，避免流血过多。维持生命。如果被埋在废墟下的时间比较长，救援人员未到，或者没有听到呼救信号，就要 想办法维持自己的生命，防震包的水和食品一定要节约，尽量寻找食品和饮用水，必要时自 己的尿液也能起到解渴作用。参考文献1 百度百科2构造地质学3罗运先，赵宪生,吴雄英，郭大江;地震波速度的纵、横向变化分析J；成都理工大学学报（自然 科学版）;2005年05期4关于地震波的几点认识作者：赵德庆
