地震波的傳播速度 地震波在地殼中的傳播速度

導語：不同類型的地震波的速度是不同的，所以它們到達時間也就先後不同。有些朋友想了解更多關於地震波的傳播速度，那麼，下面來看看，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，希望可以給大家帶來實質性的幫助。

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：

地震波縱波是推進波，地殼中傳播速度為5．5~7千米/秒，最先到達震中，又稱P波，它使地面發生上下振動，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，第二個到達震中，又稱S波，它使地面發生前後、左右抖動，破壞性較強。

彈性模量和波速

均質各向同性的固體可由兩個常數：k和μ來描述其彈性，兩常數都可表示為單位面積的力。

密度為ρ的彈性固體內，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可使地震能量彙集於一地質構造中，如沖積河谷，因為那裏在近地表處有較軟巖石或土壤。稍後將討論的1985年墨西哥城和1989年洛馬普瑞特地震時嚴重破壞的特殊分佈區可以用此原因解釋（圖2.7）。其效應與在一個屋子裏面聲波能被牆多次反射形成迴音彙集能量一樣。在地震時，P波和S波從遠處傳來，折射入谷地，它們的速度在剛性小的巖石中減低，它們在谷底下傳播直到接近谷邊緣時，部分能量折射回到盆地中。這樣，波開始往復傳播，類似池塘中的水波。不同的P波和S波交織，迴轉的波峯疊加在射入的波峯上，引起幅度的變化。這時每一疊加波的相位是關鍵，因為當交切的波位相相同時能量會加強。通過這種“正干涉”，地震能量在某些頻率波段彙集起來。如果沒有波的幾何擴散和摩擦耗散，即振動的巖石和土壤使一些波能轉化為熱，波的干涉造成的振幅增長真可能造成災難性的後果。

可以從另一種角度去認識在限定的地質構造中地震波的效應。如同在池塘裏看到的交叉水波一樣，干涉的地震波可產生駐波，表觀上，干涉波似乎站住不動了，地面似乎純粹作上下震動。同樣地，當絃樂器如豎琴的弦被撥動時，也產生駐波。一般來説，地震時，往往在一河谷或類似的構造中激發許多不同頻率和振幅的P波和S波，鬆軟土壤能增強在許多頻段上的運動，與音樂中的情況一樣，產生顯着的泛音或高階振型。如果佈設足夠的地震波記錄儀器，有時能夠識別出這種泛音。

　地震

P波和S波的速度

1989年10月17日當洛馬普瑞特地震襲擊時，我在伯克利家中突然感到房屋搖動，我開始計時。10秒鐘後搖動突然變的特別厲害，這表示S波已經到達。P波總是首先從震源來到，因為它們沿同一路徑傳播時比S波速度快。利用波的這一特性，我可以計算出這個地震的震源在80多千米以外。

P波和S波的實際傳播速度取決於巖石的密度和內在的彈性。對線彈性物質而言，當波與運行方向無關時，波速僅取決於兩個彈性性質，稱為彈性模量：巖石的體積模量k和剪切模量μ。

當向巖石立方塊表面施加一均勻壓力時，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，稱為體積模量。當P波穿過地球內部傳播時發生的就是這種類型的變形；因為它只引起體積變化，所以在流體中也可以發生，與在固體中一樣。通常體積模量越大，P波的速度就越大。

第二種變形類型是，在向巖石立方塊體兩相對的面上施加方向相反的切向力時，這體積方塊將受剪切而變形，而沒有體積變化。同樣，圓柱狀巖心兩頭受大小相等方向相反力扭曲時也發生這種變形。巖石對剪切或扭曲應力的抵抗越大，其剛性就越大。S波通過剪切巖石而傳播，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波速度的簡單公式在下面給出。這些表達式與已經提到的波的重要性質一致：因為流體的剪切模量是0，剪切波在水中的速度為0，因為兩個彈性模量總是正的，所以P波比S波傳播得快。

因為地球內部的強大壓力，巖石的密度隨深度增大。由於密度在P波和S波速度公式中的分母項上，表面看來，波速度應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(但當巖石熔融時，其剪切模量下降至0)。這樣，在我們的地球內部P和S地震波速一般是隨深度而增加的，在第6章中將進一步討論。