探测地球内部的眼睛
地震波基本简介
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。地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时,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。
地震被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5.5~7千米/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3.2~4.0千米/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。
不同地震波的波长变化很大,长至数千米,短至几十米,这样地震波很可能发生频散。一典型面波从地面到较深处岩石质点运动随深度的变化。既然为面波,绝大部分波的能量被捕获在近地表处,到一定深度后岩石实际已不受面波传过的影响,这一深度取决于波长,波长越长,波动穿入地球越深。一般地讲,地球中的岩石越深,穿行其中的地震波速越快,所以长周期(长波长)面波一般比短周期(短波长)的传播快些。这种波速度的差异,使面波发生频散,拉开成长长的波列。但与水波相反,较长的面波是首先到达的。
地球内部结构
用固体介质理论解释地震图
在哥本哈根地震观测站工作的l.勒曼根据S波不能在液状介质内传播这一事实,认为地核内外两部分:固态的内核还液态的外核。杰弗里斯和古登堡很快地证实了勒曼的发现,进一步指出地幔不是液状的,地球内部的绝大部分都是固体。再通过对面波的研究,理论地震学有可能确定地球的这一内部结构图式和绘出地球内部真正的密度的地震波传播速度的剖面图。
从地震波信息到矿物学语言
地质学家像了解地球内部是否由花岗岩、玄武岩以及其它具体的物质所组成,地球化学家也像了解地球的确切化学组成。因此必须找到一种解释的方法和规则,把由地震学家提供的“标志”转换成具体的物质。
地震学家很快地意识到了高压物理学对地震学的重要性。最早是p.伯奇在不同的温度和压力条件下,对各种介质中的地震波传播速度进行测定。F.伯奇建立了地震波速度与物质的密度、压力、温度和各种化学元素含量之间的联系