【虽然同为地球物理测深手段，电磁法的不懂地震学，地震法的不懂电磁学是普遍现象。但是大家经常需要在一起讨论，相互之间却很难提出有价值的问题。为了能对地震学有个基本的了解，最近学习地震学的一些基本理论。

本人主要研究电磁测深，但也做过地球动力学粘弹性体三维数值模拟，有一定的力学基础，学起地震学感觉并不是非常的困难 。但一些概念，一时半会还难以吃透。】

一、射线追踪的基本理论

尽管波动方程是一切弹性波问题的理论基础，但从处理过程上看，射线理论似乎与波动方程毫无关系，其基础是斯涅尔定理，主要研究波在各种分界面上的反射与折射。由于不考虑波的物理衰减问题，其数学处理过程较之于有耗媒质的电磁波要简单，但在物理概念上并不简单。

射线参数是个很有意思的概念。如果地球是各向同性的、横向均匀的，只有深度方向速度结构有所变化，则射线参数是个常数。由于射线参数是水平慢度，因此，如介质的速度特性发生变化，则入射角会发生相应的改变，以维持射线参数的恒定。

走时T、震距X、时差都是射线参数p的函数。在强速度梯度带，走时T可能出现3次往返现象，因此是射线参数p的多值函数；震距X是p的单值函数，但不是单调函数，即气逆函数是多值的；时差t由走时和震距组合而成：

(p)=T(p)-pX(p)

这是一个很简单但很巧妙的变换。(p)不仅是单值函数，而且是单调函数，其导数为震距X的负数。在数学处理上，(p)也显得比T(p)和X(p)更为简单。

如果速度随深度的增加而减少，则地表接收会出现影区，即在地表可能接收不到低速区折返的射线。一些波可能被低速区捕获，产生波导。

为了利用水平层的射线追踪理论处理球形地球问题，可以通过以下展平变换，将球形问题转换为平面问题：

Exp(-Z_f/a)=r/a

Z_f是变换后水平模型下的速度，r是离地球球心的距离，a是地球半径，r=a-z_s, z_s是相对于地球球面的深度。

通过这个变换，球形模型中的速度在水平模型下变换为：

v_f(z_f)=(a/r)v_s(r)

 二、震相的命名

Pg、 Sg：地壳中向上返回地面的P波、S波；

PmP、SmS：莫霍面回返或反射的P波、S波；

Pn、Sn：莫霍面以下、地幔最顶部传播的P波、S波；

SmP：入射到莫霍面的S波转换为P波回返或反射到地面。

 全球震相：利用以下缩写的组合表示震源到接收点射线的连续线段，如PKiKP表示震源发出的P波射线经过地幔、外核，在内核边界上发生反射后。又穿过外核、地幔返回到地表的一束射线。

P：地幔中的P波；

K：外核中的P波；

I：内核中的P波；

S：地幔中的S波；

J：内核中的S波；

c：在核幔边界（CMB）的反射波；

i：在内核边界（ICB）的反射波；

 

主要参考书：《地震学引论》[美]Peter M. Shear著， 陈章立译，赵翠萍、王勤彩、华卫校。

 

 

 

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自陈小斌科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-39148-51033.html

上一篇：关于时谐因子与波数开方的取值
下一篇：地震学基本知识学习（二）：走时数据的一维速度结构反演