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核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測 版權(quán)信息
- ISBN：9787030710383
- 條形碼：9787030710383 ; 978-7-03-071038-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測 本書特色
本書對促進(jìn)核爆炸地震學(xué)和地震監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展有重要的學(xué)術(shù)參考價(jià)值
核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測 內(nèi)容簡介
核爆炸地震學(xué)是現(xiàn)代地震學(xué)的重要分支。《核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測》系統(tǒng)闡述核爆炸地震學(xué)的基本概念、理論和方法，主要內(nèi)容包括：地震學(xué)基礎(chǔ)知識、地下核爆炸震源物理概述、一維球?qū)ΨQ震源理論與模型、地下核爆炸中的非球?qū)ΨQ震源機(jī)制、空腔爆炸地震效應(yīng)、地震信號檢測分析方法與事件檢測方法、地震定位方法、地震事件震級測量與地下爆炸當(dāng)量估算方法、地震事件識別方法等。《核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測》在系統(tǒng)梳理和歸納國內(nèi)外核爆炸地震監(jiān)測技術(shù)研究成果的同時(shí)，介紹了作者的許多研究成果，對深入理解、掌握核爆炸地震效應(yīng)規(guī)律和監(jiān)測技術(shù)具有很好的參考價(jià)值。
核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測 目錄
目錄
前言
第1章 地震學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 術(shù)語和概念 1
1.2 地震波運(yùn)動方程和波動方程 5
1.3 震源表示方法 8
1.3.1 格林函數(shù)和表示定理 8
1.3.2 力偶與地震矩張量 9
1.3.3 斷層位錯源的地震矩張量表示 10
1.3.4 體積源的地震矩張量表示 13
1.3.5 地震矩張量分解 15
1.4 點(diǎn)源輻射的地震波 16
1.4.1 點(diǎn)力源輻射的地震波 16
1.4.2 力偶源輻射的地震波 19
1.5 體波在地球內(nèi)部的傳播 23
1.5.1 地震射線和射線參數(shù) 23
1.5.2 地震波的能量 26
1.5.3 體波的幾何擴(kuò)散 26
1.5.4 地震波在地球內(nèi)部界面上的反射、透射及波型轉(zhuǎn)換 29
1.5.5 首波、非均勻波和全反射波 32
1.5.6 地震波的衰減 33
1.6 地震面波 35
1.6.1 均勻半空間中的瑞利波 35
1.6.2 勒夫波 36
1.6.3 一般豎向非均勻介質(zhì)中的面波 39
1.6.4 面波的頻散 42
1.6.5 豎向非均勻介質(zhì)中點(diǎn)源激發(fā)的勒夫波和瑞利波 45
參考文獻(xiàn) 48
附錄 48
附錄1.1 水平分層介質(zhì)中平面地震波的傳播矩陣方法與廣義透反射系數(shù) 48
第2章 地下核爆炸震源物理概述 56
2.1 核爆炸基本概念 56
2.2 地下核爆炸震源物理過程 56
2.3 地下核爆炸震源力學(xué)理論基礎(chǔ) 60
2.4 地下爆炸當(dāng)量立方根比例關(guān)系 62
參考文獻(xiàn) 63
第3章 地下爆炸一維球?qū)ΨQ震源理論 65
3.1 折合位移勢和折合速度勢 65
3.2 地下爆炸折合位移勢觀測結(jié)果 67
3.3 Mueller-Murphy模型 68
3.4 Denny-Johnson模型 77
3.5 其他形式的地下爆炸源函數(shù)模型 80
3.6 地震信號幅值的當(dāng)量比例關(guān)系 84
3.7 地下爆炸輻射的地震波能量 88
參考文獻(xiàn) 92
附錄 93
附錄3.1 Mueller-Murphy模型的RDP時(shí)間域解 93
附錄3.2 Mueller-Murphy模型的源頻譜峰值頻率 95
附錄3.3 Mueller-Murphy模型的遠(yuǎn)場速度譜峰值頻率 96
附錄3.4 泛Haskell爆炸源模型的性質(zhì) 97
第4章 地下核爆炸中的非球?qū)ΨQ震源機(jī)制 101
4.1 層裂 101
4.1.1 地下核爆炸的層裂現(xiàn)象 101
4.1.2 層裂源表征方法 105
4.1.3 層裂對地下核爆炸地震波的影響 111
4.2 晚期巖石損傷與CLVD源 113
4.2.1 晚期巖石損傷的力學(xué)過程 114
4.2.2 巖石損傷對震源的影響 115
4.2.3 地下爆炸晚期巖石損傷對應(yīng)的CLVD源 119
4.3 構(gòu)造應(yīng)力釋放 122
4.4 爆炸非球?qū)ΨQ性 127
4.5 構(gòu)造應(yīng)力釋放和晚期巖石損傷對地下核爆炸地震波輻射的影響 130
4.5.1 對短周期遠(yuǎn)震P波的影響 130
4.5.2 對長周期面波的影響 138
4.5.3 CLVD源對短周期瑞利波的影響 143
參考文獻(xiàn) 147
附錄 151
附錄4.1 層裂位錯的平均零頻幅值 151
第5章 空腔爆炸地震效應(yīng) 153
5.1 空腔解耦基本概念 153
5.2 完全解耦空腔爆炸 154
5.3 部分解耦空腔爆炸 158
5.4 小比例半徑空腔爆炸的增耦效應(yīng) 162
5.5 空腔解耦實(shí)驗(yàn)結(jié)果 166
5.5.1 解耦因子測量方法 166
5.5.2 空腔解耦實(shí)驗(yàn)回顧 167
參考文獻(xiàn) 173
附錄 175
附錄5.1 空腔爆炸折合位移勢的準(zhǔn)靜態(tài)彈塑性理論 175
第6章 地震信號與地震事件檢測 180
6.1 地震觀測基礎(chǔ) 180
6.1.1 地震儀及其響應(yīng) 180
6.1.2 地震噪聲 182
6.1.3 臺站與臺陣 184
6.1.4 地震臺網(wǎng) 188
6.1.5 地震信號 189
6.2 增強(qiáng)信號信噪比 191
6.2.1 頻率濾波 191
6.2.2 頻率優(yōu)化濾波 191
6.2.3 臺陣聚束 194
6.2.4 臺陣優(yōu)化濾波 196
6.3 地震信號檢測 203
6.3.1 STA/LTA方法 203
6.3.2 F檢測和廣義F檢測 205
6.4 信號到時(shí) 208
6.5 信號基本屬性測量 210
6.5.1 幅值、周期和信噪比 210
6.5.2 方位角、慢度與f-k分析 211
6.5.3 偏振度與偏振分析 214
6.6 地震事件檢測 216
6.6.1 定義地震事件 216
6.6.2 地震事件檢測方法 218
6.6.3 相容性檢驗(yàn) 220
6.7 波形互相關(guān)檢測 221
參考文獻(xiàn) 225
附錄 227
附錄6.1 代表性和常用地震儀(計(jì))位移傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn) 227
附錄6.2 F檢測特征值分布特性的證明 228
附錄6.3 廣義F檢測中若干等式的證明 232
第7章 地震定位 235
7.1 地震定位概述 235
7.2 線性化定位方法 240
7.2.1 定位原理 240
7.2.2 多參數(shù)聯(lián)合定位 242
7.2.3 定位不確定度和誤差橢圓 243
7.2.4 關(guān)于誤差橢圓的進(jìn)一步討論 246
7.3 地震定位中的直接搜索方法 248
7.4 走時(shí)校正方法及三維地球模型在地震定位中的應(yīng)用 256
7.4.1 精準(zhǔn)地震事件 256
7.4.2 克里金方法和地震信號走時(shí)經(jīng)驗(yàn)校正 258
7.4.3 SSSC方法 265
7.4.4 RSTT方法 266
7.4.5 三維地球模型定位 270
7.5 相對定位技術(shù) 272
7.5.1 主事件定位 273
7.5.2 雙差定位 274
7.5.3 JHD方法 276
7.5.4 雙差和JHD混合定位 282
參考文獻(xiàn) 286
附錄 290
附錄7.1 矩陣的Lanczos分解 290
第8章 震級測量與地下爆炸當(dāng)量估算 294
8.1 地震震級 294
8.1.1 近震震級 294
8.1.2 面波震級 298
8.1.3 體波震級 300
8.1.4 區(qū)域體波震級 306
8.1.5 震級飽和與矩震級 308
8.1.6 *大似然震級 310
8.2 震級-當(dāng)量關(guān)系 312
8.2.1 體波震級-當(dāng)量關(guān)系 312
8.2.2 面波震級-當(dāng)量關(guān)系 321
8.2.3 震級-當(dāng)量關(guān)系估計(jì)當(dāng)量的不確定度 323
8.3 基于震源模型的當(dāng)量估計(jì)方法 325
8.3.1 臺網(wǎng)平均P波頻譜法 325
8.3.2 區(qū)域震相振幅譜反演 331
8.3.3 其他當(dāng)量估算方法 334
參考文獻(xiàn) 336
附錄 340
附錄8.1 模擬mb震級-當(dāng)量關(guān)系斜率 340
附錄8.2 基于高斯濾波的譜振幅測量 342
第9章 地震事件識別 347
9.1 核爆炸地震監(jiān)測中的事件識別問題 347
9.2 震源特性差異與可歸因于源原則 348
9.3 主要識別判據(jù) 350
9.3.1 位置和深度 350
9.3.2 P波初動方向 350
9.3.3 震級差 351
9.3.4 區(qū)域震相幅值比 357
9.3.5 譜比值 361
9.3.6 P波波形復(fù)雜度 362
9.3.7 其他判據(jù) 365
9.4 核爆與化爆的區(qū)別 367
9.5 震級和距離幅值校正方法 372
9.6 多判據(jù)識別方法 377
9.6.1 基于貝葉斯定理的多判據(jù)綜合識別原理 377
9.6.2 LDA的性質(zhì) 379
9.6.3 正則化判別分析方法 380
9.6.4 例外事件檢測 382
9.6.5 一般情況下的多判據(jù)識別分析 383
9.6.6 關(guān)于事件識別中的p值方法的討論 384
9.7 利用震源機(jī)制解識別地震事件 387
9.7.1 震源機(jī)制反演方法概述 387
9.7.2 震源成分分解和事件類型識別 391
9.8 禁核試核查中的特殊地震事件 395
參考文獻(xiàn) 402
彩圖
前言
第1章 地震學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 術(shù)語和概念 1
1.2 地震波運(yùn)動方程和波動方程 5
1.3 震源表示方法 8
1.3.1 格林函數(shù)和表示定理 8
1.3.2 力偶與地震矩張量 9
1.3.3 斷層位錯源的地震矩張量表示 10
1.3.4 體積源的地震矩張量表示 13
1.3.5 地震矩張量分解 15
1.4 點(diǎn)源輻射的地震波 16
1.4.1 點(diǎn)力源輻射的地震波 16
1.4.2 力偶源輻射的地震波 19
1.5 體波在地球內(nèi)部的傳播 23
1.5.1 地震射線和射線參數(shù) 23
1.5.2 地震波的能量 26
1.5.3 體波的幾何擴(kuò)散 26
1.5.4 地震波在地球內(nèi)部界面上的反射、透射及波型轉(zhuǎn)換 29
1.5.5 首波、非均勻波和全反射波 32
1.5.6 地震波的衰減 33
1.6 地震面波 35
1.6.1 均勻半空間中的瑞利波 35
1.6.2 勒夫波 36
1.6.3 一般豎向非均勻介質(zhì)中的面波 39
1.6.4 面波的頻散 42
1.6.5 豎向非均勻介質(zhì)中點(diǎn)源激發(fā)的勒夫波和瑞利波 45
參考文獻(xiàn) 48
附錄 48
附錄1.1 水平分層介質(zhì)中平面地震波的傳播矩陣方法與廣義透反射系數(shù) 48
第2章 地下核爆炸震源物理概述 56
2.1 核爆炸基本概念 56
2.2 地下核爆炸震源物理過程 56
2.3 地下核爆炸震源力學(xué)理論基礎(chǔ) 60
2.4 地下爆炸當(dāng)量立方根比例關(guān)系 62
參考文獻(xiàn) 63
第3章 地下爆炸一維球?qū)ΨQ震源理論 65
3.1 折合位移勢和折合速度勢 65
3.2 地下爆炸折合位移勢觀測結(jié)果 67
3.3 Mueller-Murphy模型 68
3.4 Denny-Johnson模型 77
3.5 其他形式的地下爆炸源函數(shù)模型 80
3.6 地震信號幅值的當(dāng)量比例關(guān)系 84
3.7 地下爆炸輻射的地震波能量 88
參考文獻(xiàn) 92
附錄 93
附錄3.1 Mueller-Murphy模型的RDP時(shí)間域解 93
附錄3.2 Mueller-Murphy模型的源頻譜峰值頻率 95
附錄3.3 Mueller-Murphy模型的遠(yuǎn)場速度譜峰值頻率 96
附錄3.4 泛Haskell爆炸源模型的性質(zhì) 97
第4章 地下核爆炸中的非球?qū)ΨQ震源機(jī)制 101
4.1 層裂 101
4.1.1 地下核爆炸的層裂現(xiàn)象 101
4.1.2 層裂源表征方法 105
4.1.3 層裂對地下核爆炸地震波的影響 111
4.2 晚期巖石損傷與CLVD源 113
4.2.1 晚期巖石損傷的力學(xué)過程 114
4.2.2 巖石損傷對震源的影響 115
4.2.3 地下爆炸晚期巖石損傷對應(yīng)的CLVD源 119
4.3 構(gòu)造應(yīng)力釋放 122
4.4 爆炸非球?qū)ΨQ性 127
4.5 構(gòu)造應(yīng)力釋放和晚期巖石損傷對地下核爆炸地震波輻射的影響 130
4.5.1 對短周期遠(yuǎn)震P波的影響 130
4.5.2 對長周期面波的影響 138
4.5.3 CLVD源對短周期瑞利波的影響 143
參考文獻(xiàn) 147
附錄 151
附錄4.1 層裂位錯的平均零頻幅值 151
第5章 空腔爆炸地震效應(yīng) 153
5.1 空腔解耦基本概念 153
5.2 完全解耦空腔爆炸 154
5.3 部分解耦空腔爆炸 158
5.4 小比例半徑空腔爆炸的增耦效應(yīng) 162
5.5 空腔解耦實(shí)驗(yàn)結(jié)果 166
5.5.1 解耦因子測量方法 166
5.5.2 空腔解耦實(shí)驗(yàn)回顧 167
參考文獻(xiàn) 173
附錄 175
附錄5.1 空腔爆炸折合位移勢的準(zhǔn)靜態(tài)彈塑性理論 175
第6章 地震信號與地震事件檢測 180
6.1 地震觀測基礎(chǔ) 180
6.1.1 地震儀及其響應(yīng) 180
6.1.2 地震噪聲 182
6.1.3 臺站與臺陣 184
6.1.4 地震臺網(wǎng) 188
6.1.5 地震信號 189
6.2 增強(qiáng)信號信噪比 191
6.2.1 頻率濾波 191
6.2.2 頻率優(yōu)化濾波 191
6.2.3 臺陣聚束 194
6.2.4 臺陣優(yōu)化濾波 196
6.3 地震信號檢測 203
6.3.1 STA/LTA方法 203
6.3.2 F檢測和廣義F檢測 205
6.4 信號到時(shí) 208
6.5 信號基本屬性測量 210
6.5.1 幅值、周期和信噪比 210
6.5.2 方位角、慢度與f-k分析 211
6.5.3 偏振度與偏振分析 214
6.6 地震事件檢測 216
6.6.1 定義地震事件 216
6.6.2 地震事件檢測方法 218
6.6.3 相容性檢驗(yàn) 220
6.7 波形互相關(guān)檢測 221
參考文獻(xiàn) 225
附錄 227
附錄6.1 代表性和常用地震儀(計(jì))位移傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn) 227
附錄6.2 F檢測特征值分布特性的證明 228
附錄6.3 廣義F檢測中若干等式的證明 232
第7章 地震定位 235
7.1 地震定位概述 235
7.2 線性化定位方法 240
7.2.1 定位原理 240
7.2.2 多參數(shù)聯(lián)合定位 242
7.2.3 定位不確定度和誤差橢圓 243
7.2.4 關(guān)于誤差橢圓的進(jìn)一步討論 246
7.3 地震定位中的直接搜索方法 248
7.4 走時(shí)校正方法及三維地球模型在地震定位中的應(yīng)用 256
7.4.1 精準(zhǔn)地震事件 256
7.4.2 克里金方法和地震信號走時(shí)經(jīng)驗(yàn)校正 258
7.4.3 SSSC方法 265
7.4.4 RSTT方法 266
7.4.5 三維地球模型定位 270
7.5 相對定位技術(shù) 272
7.5.1 主事件定位 273
7.5.2 雙差定位 274
7.5.3 JHD方法 276
7.5.4 雙差和JHD混合定位 282
參考文獻(xiàn) 286
附錄 290
附錄7.1 矩陣的Lanczos分解 290
第8章 震級測量與地下爆炸當(dāng)量估算 294
8.1 地震震級 294
8.1.1 近震震級 294
8.1.2 面波震級 298
8.1.3 體波震級 300
8.1.4 區(qū)域體波震級 306
8.1.5 震級飽和與矩震級 308
8.1.6 *大似然震級 310
8.2 震級-當(dāng)量關(guān)系 312
8.2.1 體波震級-當(dāng)量關(guān)系 312
8.2.2 面波震級-當(dāng)量關(guān)系 321
8.2.3 震級-當(dāng)量關(guān)系估計(jì)當(dāng)量的不確定度 323
8.3 基于震源模型的當(dāng)量估計(jì)方法 325
8.3.1 臺網(wǎng)平均P波頻譜法 325
8.3.2 區(qū)域震相振幅譜反演 331
8.3.3 其他當(dāng)量估算方法 334
參考文獻(xiàn) 336
附錄 340
附錄8.1 模擬mb震級-當(dāng)量關(guān)系斜率 340
附錄8.2 基于高斯濾波的譜振幅測量 342
第9章 地震事件識別 347
9.1 核爆炸地震監(jiān)測中的事件識別問題 347
9.2 震源特性差異與可歸因于源原則 348
9.3 主要識別判據(jù) 350
9.3.1 位置和深度 350
9.3.2 P波初動方向 350
9.3.3 震級差 351
9.3.4 區(qū)域震相幅值比 357
9.3.5 譜比值 361
9.3.6 P波波形復(fù)雜度 362
9.3.7 其他判據(jù) 365
9.4 核爆與化爆的區(qū)別 367
9.5 震級和距離幅值校正方法 372
9.6 多判據(jù)識別方法 377
9.6.1 基于貝葉斯定理的多判據(jù)綜合識別原理 377
9.6.2 LDA的性質(zhì) 379
9.6.3 正則化判別分析方法 380
9.6.4 例外事件檢測 382
9.6.5 一般情況下的多判據(jù)識別分析 383
9.6.6 關(guān)于事件識別中的p值方法的討論 384
9.7 利用震源機(jī)制解識別地震事件 387
9.7.1 震源機(jī)制反演方法概述 387
9.7.2 震源成分分解和事件類型識別 391
9.8 禁核試核查中的特殊地震事件 395
參考文獻(xiàn) 402
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核爆炸地震效應(yīng)與地震監(jiān)測 節(jié)選
第1章 地震學(xué)基礎(chǔ) 1.1 術(shù)語和概念 地震波是在地球內(nèi)部傳播的彈性波。地震學(xué)中，將引起地震波的波源稱為震源。震源在地球上的位置稱為震央(hypocenter)，震央在地球表面上的投影點(diǎn)位置稱為震中(epicenter)，震央到地表的垂直距離稱為震源深度(focal depth)，震中到記錄臺站的距離稱為震中距(epicentral distance)，習(xí)慣用符號Δ來表示。地震學(xué)中，震中距除了以千米(km)為單位來計(jì)算外，更習(xí)慣以度(°)為單位來計(jì)算。1°約為111.1949km。 天然地震和人工爆炸是*常見的兩種震源類型。除此以外，火山噴發(fā)、巖崩、礦區(qū)塌陷等形式的震源也不罕見。在震源的作用下，地下巖石中的質(zhì)點(diǎn)可能偏離其原本的平衡位置并圍繞平衡位置振蕩。振蕩以彈性波的形式在地球內(nèi)部傳播，從而形成地震波。地震波所到之處會造成巖石的搖晃和運(yùn)動。用專門的儀器，即地震儀(seismograph)來記錄這種運(yùn)動，就可以得到相應(yīng)的信號。 P波和 S波是兩種*基本的地震波，它們具有不同的偏振特性。偏振(polarization)指地震波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方式。在均勻和各向同性介質(zhì)中， P波和 S波的偏振都是線性的，即質(zhì)點(diǎn)做直線往復(fù)運(yùn)動。 P波的偏振方向，即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向與波的傳播方向重合，而 S波的偏振方向垂直于波的傳播方向(圖1.1.1)。 圖1.1.1 P波和 S波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方式示意圖 通常情況下，地球被看成是球?qū)ΨQ或僅僅在豎向上是非均勻的。此時(shí)，地震波的傳播路徑都局限在通過震源和接收臺站的大圓面或鉛垂面內(nèi)。該大圓面或鉛垂面稱為地震波的傳播面。可以將 S波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動進(jìn)一步分解為分別垂直和平行于傳播面的兩個分量(圖1.1.2)。前者稱為 SH波，是地震波的橫向運(yùn)動分量；后者稱為 SV波。SH波在地球內(nèi)部的傳播是獨(dú)立的，而 SV波則是和 P波耦合在一起。在地球表面和地球內(nèi)部的介質(zhì)分界面上， SV波和 P波可以相互轉(zhuǎn)換。 圖1.1.2 P波、SV波和 SH波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向與波傳播方向關(guān)系示意圖 P波和 S波都屬于體波(body wave)，即能深入到介質(zhì)內(nèi)部傳播的波。與體波相對應(yīng)的是面波(surface wave)。地震面波的產(chǎn)生與地表及地球內(nèi)部的介質(zhì)分層有關(guān)。它只能沿適當(dāng)?shù)慕缑妫绲厍虮砻鎮(zhèn)鞑ィ鸬馁|(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的振幅總體上隨深度(或是到相關(guān)表面的距離)的增加而指數(shù)式地衰減。瑞利波(Rayleigh wave)和勒夫波(Love wave)是*為常見的兩種地震面波。在瑞利波的情況下，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)做橢圓偏振運(yùn)動；而在勒夫波的情況下，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)與 SH波一樣做水平方向的橫向運(yùn)動(圖1.1.3)。 圖1.1.3 瑞利波(左)和勒夫波(右)傳播與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方式示意圖 地震波從震源傳播到臺站所需的時(shí)間稱為地震信號的走時(shí)(travel time)。通常情況下，地震波可以沿不同的傳播路徑從震源到達(dá)臺站(圖1.1.4和圖1.1.5)。因?yàn)閭鞑ヂ窂降亩嘀匦裕⑶?P波、S波、面波等不同類型地震波的存在，使得一個地震事件在特定臺站上的完整信號記錄為多種信號構(gòu)成的信號序列或波列。地震學(xué)中將具有特定類型、以特定方式傳播的單一地震信號稱為震相(seismic phase)，而將地震信號的記錄稱為地震圖(seismogram)。每種震相都有自己獨(dú)*的信號傳播規(guī)律，包括走時(shí)、幅值各自隨震中距的變化等。其中，走時(shí)與震中距和震源深度的關(guān)系，即走時(shí)表是地震定位的基礎(chǔ)，而幅值的類似關(guān)系則是計(jì)算震級的基礎(chǔ)。 圖1.1.4 地方震和區(qū)域震主要震相傳播路徑示意圖圖中黑線代表介質(zhì)分界面，灰線代表不同震相傳播路徑，英文標(biāo)注為相應(yīng)的震相名稱 圖1.1.5 遠(yuǎn)震震相傳播路徑示意圖(Kennett，2005)(后附彩圖)圖中英文標(biāo)注為震相名稱，相關(guān)傳播路徑中的紅色部分表示信號以 P波方式傳播，綠色部分表示信號以 S波方式傳播 除了各種能夠明確震相類型的信號外，地震圖中通常還包含因散射而形成的尾波(coda wave)信號。總的來說，實(shí)際地震圖一般由多種震相及它們的尾波構(gòu)成，其具體形狀與震級和震中距大小、震源深度、記錄儀器響應(yīng)、事件類型、傳播路徑地質(zhì)結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)。例如，圖1.1.6是2017年9月3日朝鮮地下核試驗(yàn)在不同距離臺站上的三分量寬頻帶記錄。圖中 BHZ、BHN、BHE為記錄的通道名稱，分別表示寬頻帶垂向、南北向和東西向記錄。每組記錄上方的文字為記錄臺站代碼、震中距和方位角的信息。例如，對圖中左上方的記錄，其記錄臺站代碼為 CBT，臺站的震中距為0.7°，從臺站到震中的大圓路徑與正北方向的夾角，即所謂的后方位角(backazimuth)為98.5°。從這個例子可以看出，對不同震中距的臺站，地震圖的形狀有很大差別。 圖1.1.62017年9月3日朝鮮地下核試驗(yàn)在不同距離臺站上的三分量寬頻帶記錄圖中每組波形正上方標(biāo)注的是記錄臺站代碼(如 CBT、MDJ、MK31)和震中距、方位角(Azi)的大小，每道波形左邊的標(biāo)注(如 BHZ、BHN、BHE)為通道名稱 地震監(jiān)測和地震研究中常按震中距的遠(yuǎn)近將地震分為地方震、區(qū)域震、遠(yuǎn)震。關(guān)于這些術(shù)語所對應(yīng)的確切距離范圍，國內(nèi)外沒有嚴(yán)格統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。另外準(zhǔn)確地講，這不是對地震本身的分類，而是對地震圖的分類。通常，地方震(local earthquake)的震中距范圍在100km或150km以內(nèi)，區(qū)域震(regional earthquake)的震中距在10°或20°以內(nèi)，更大的震中距范圍都屬于遠(yuǎn)震(teleseismic earthquake)距離。另外一種更直觀的理解是，地方震記錄的主要震相在地殼內(nèi)傳播；區(qū)域震記錄的主要震相在地殼和上地幔傳播；遠(yuǎn)震記錄的主要震相穿透深度達(dá)到下地幔甚至地核。 1935年 Richter提出震級的概念并將其引入地震觀測中以來，震級就被習(xí)慣性地用來描述地震的強(qiáng)弱。震級的一般定義可表述為 (1.1.1) Rh .為關(guān)于震中距Δ和震源深度 h的校正項(xiàng)，稱為震級度規(guī)函數(shù)(magnitude calibration function)。因?yàn)楦鞣N復(fù)雜原因，地震學(xué)中有多種不同定義的震級，常用的包括近震(里式)震級 ML，面波震級 Ms和體波震級 mb等。不同類型的震級適用于不同的震中距范圍和震相類型，采用的幅值測量方法，特別是頻率窗口往往也各不相同。對具有不同源強(qiáng)度的地震，不同頻率的信號幅值之間并非簡單的線性比例關(guān)系，使得不同定義的震級即使在理論上也不可能在數(shù)值上總是保持一致。關(guān)于常用的震級定義和具體測量方法，參見第8章的內(nèi)容。 理論上，地震震級只是對震源強(qiáng)度的相對描述。地震學(xué)中，真正反映震源絕對強(qiáng)度的物理量稱為地震矩(seismic moment)。地震矩通常用符號 M0表示，其單位為牛 米(N m)。地震事件的地震矩大小取決于發(fā)震時(shí)的源物理參數(shù)。例如，天然地震時(shí)， 式中，A為地震信號幅值(位移或速度)； (1.1.2) 式中，為巖石的剪切模量； A為地震時(shí)發(fā)生位錯的斷層面面積； D為斷層兩側(cè)巖石的平均位錯大小。至于不可壓縮介質(zhì)中的填實(shí)地下爆炸，則 (1.1.3) 式中，為介質(zhì)密度；.為 P波波速； Vc為爆炸形成的空腔體積大小。關(guān)于地震矩的概念，本章后面還有更詳細(xì)的介紹。 順便介紹一下地震烈度(intensity)的概念。不同于震級是地震震源強(qiáng)度的反映，烈度是地震對具體地點(diǎn)所造成效應(yīng)的反映。一個地方的烈度不僅和地震的震級有關(guān)，還和它到震央的距離、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和地形地貌等多種因素有關(guān)。 1.2地震波運(yùn)動方程和波動方程 地震波運(yùn)動方程可由連續(xù)彈性介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方程及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系得到(傅淑芳等，1991；Aki et al.，1980)。在任何連續(xù)介質(zhì)中，位于 x處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方程為 (1.2.1) 式中，f為 x處的體力；為介質(zhì)中的應(yīng)力；.為介質(zhì)密度；為哈密頓算子。式(1.2.1)的分量形式為 (1.2.2) 式中，符號上方加點(diǎn)表示時(shí)間微商(如和和)；逗號分別表示隔開的下標(biāo)表示空間偏微商。同時(shí)，本書采用重復(fù)下標(biāo)求和約定，即，實(shí)際表示。 對彈性介質(zhì)： (1.2.3) 式中， (1.2.4) 為介質(zhì)應(yīng)變張量； 為介質(zhì)彈性系數(shù)。在各向同性情況下： (1.2.5) 此時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡化為式中，為 Lamé常數(shù)；為 Kronecker符號。時(shí)，時(shí)， (1.2.6) 式中， (1.2.7) 將式(1.2.6)和式(1.2.4)代入式(1.2.2)，可以得到，在各向同性介質(zhì)中： (1.2.8) 式(1.2.8)為地震波的運(yùn)動方程。通常，除源區(qū)外，可以認(rèn)為 f.0①，此時(shí)有 (1.2.9)
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