什麼是地震波?地震波是如何探測地球內部的構造

地震波是神麼地震波是如何探測地球內部的構造
地震波地震波當能量在地殼中傳遞時會引起震動

這種震動的方式就像聲音在空氣中傳送一樣

是一種波的形式

因此稱為地震波

地震波也分成幾種

有些地震波可以穿透地球本體。

體波(Body Wave)：在地球內部傳遞

又分成P波和S波兩種。

P波：P代表Primary

為一種縱波

粒子振動方向和波前進方平行

在所有地震波中

前進速度最快

也最早抵達。

P波能在固體、液體或氣體中傳遞。

S波：S意指Secondary

前進速度僅次於P波

粒子振動方向垂直於波的前進方向

是一種橫波。

S波只能在固體中傳遞。

表面波(Surface Wave)：淺層地震所引起的表面波最明顯。

表面波具有低頻率和頻散(Dispersion)的特性

只在地表傳遞

因此往往造成的傷害最大。

洛夫波(Love Wave)：粒子振動方向和波前進方向垂直

但振動只發生在水平方向上

沒有垂直分量。

雷利波(Rayleigh wave)：類似海浪的振動方式

在垂直面上

粒子呈逆時針橢圓形振動。

我們可以用直接觀察和測量的方法來研究地球的外部圈層

但對於地球的內部

採用直接觀察和測量的方法是困難的。

目前世界上所鑽的最深的井不超過13千米

而地球的半徑為6370千米

因此所能獲得的地球內部的直接資料只不過反映地球表面一薄層的情況。

現階段研究地球內部的物質成分、狀態和物理性質

主要是應用地球物理的資料

如地震波的傳播速度、重力學和導電率等方面的數據

特別是應用地震波傳播速度的數據。

    據實測地球內部有兩個波速變化明顯的不連續面

一個是在地下平均33千米處

地震波通過此介面後

橫波和縱波的波速都突然增加

這個界是由南斯拉夫地球物理學家莫霍洛維奇首先發現

故稱“莫霍面”

另一個是在地下2900公里處

地震波通過該介面後

縱波波速突然減小

橫波消失

這個介面是由美國地質學家古騰堡發現

故稱“古騰堡面”。

根據這兩個不連續面把地球內部分為三個圈層：地殼、地幔、地核。

    （一）地殼    地殼是固體地球的最外一圈

主要是由富含硅和鋁的硅酸鹽岩石所組成的硬殼

其範圍從地表到莫霍面。

厚度變化較大

大洋地殼較薄

平均厚6公里

最薄處不到5公里

大陸地殼較厚

平均厚35公里

最厚處可達70公里(我國青藏高原)。

整個地殼平均厚33公里。

地殼具有雙層結構

上層叫硅鋁層

主要化學成分為硅、鋁

密度為2.7~2.8克/立方厘米

下層叫硅鎂層主要化學成分為硅、鎂、鐵和鋁

密度為2.9~3.0克/立方厘米。

大陸地殼硅鋁、硅鎂層都有

而大洋地殼缺失硅鋁層

只有硅鎂層。

    （二）地幔    地幔位於莫霍面和古騰堡面之間

厚為2900公里。

以1000公里深度為界

地饅可分為上、下地慢。

上地幔主要由含鐵、鎂多的硅酸鹽物質組成

平均密度為3.5克/立方厘米。

由於隨深度增加溫度升高

大約在離地表100~150公里範圍內溫度高

近於岩石的鎔點

地幔物質處於塑性流動狀態

稱為“軟流圈”。

地震波通過軟流圈時

波速隨深度增加而降低

故該圈又稱“低速帶”。

它是岩漿活動的發源地

下地幔成分比較均一

與上地慢相似

但隨深度增加

鐵的含量增加

平均密度為5.1克/立方厘米。

    （三）地核    從古騰堡面以下至地心部分

為地核

厚3473公里。

據推測地核物質由鐵、鎳組成

溫度和壓力非常高

密度大

可達9.98一13克/立方厘米。

以地震波測出地球內部的構造由於地震波在不同的介質裡面傳遞速度會有不同

也會因為介質的性質改變而發生波傳遞角度的偏折

因此科學家在地表上的某一點製造地震波

再由放置於世界各地的地震接收儀器觀察地震波傳遞的情形

以此推測出地球內部的構造
1 地震發生時

在震源引起的擾動以彈性波自震源向四面八方傳播

經過地球內部或沿地球表面傳播

產生體波和表面波。

　　如果先不考慮地震波動的衰減與幾何擴散特性

那麼在地表所感受到的振動應該是先由P波引起的短週期上下振動

隨後為由S波引起的短週期水平振動

最後是由表面波引起的長週期振動。

　　但是

由於地震波的能量一方面會因幾何擴散而分散到空間中

當地震波傳得愈遠

其單位體積內 的能量愈少

因此距離震源愈近的地區所感受到的振動愈大；另一方面地震波的能量會因岩層之間的摩擦阻力作用而衰減

當地震波穿過地層愈久

衰減得愈多

而且以P波的衰減量最大

因此淺層地震的地表上下振動較為明顯

而深層地震的地表上下振動常衰減到下場為人所察覺。

　　此外

在地質鬆軟的地區

常由於地震波的重複反射引起限波共振現象

使得地表振動程度更加嚴重。

　　地震波依傳播路徑可分為兩大類： 一、 體波 (body wave)：可在地球內部傳播

依波動性貿之下同又分為： (1) P波 (縱波或壓縮波) ： 性質與音波相似

質點運動和波傳播方向一致

速度最快。

(2) S波 (橫波或剪力波) ： 質點運動與波傳播方向垂直

產生一上一下或一左一右的振動

速度次之。

二、 表面波 ( surface wave) ：沿地球表層或地球內部界面傳播

主要可分為： (1) 洛夫波 (Love wave) ： 質點沿著水平面產生和波傳播方 向垂直的運動。

(2) 雷利波 (Rayleigh wave) ： 質點在平行於震波傳播的垂直面上

沿著橢圓形軌跡震動。

2地震波首先會射往地下他發現地震波在35公里處反彈回來他發現地震波在2900公里處反彈回來地震波又在3400公里處反彈回來因此表示出35～2900公里的密度和2900～3400公里不同所以他就把地球分成3層： 地殼、地函和地核

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