第三章 地震波传播理论.pdf

课程大纲 第一章 绪论 第二章 地震波 第三章 地震波的传播理论 3.1 地震波传播理论 3.1.1 水平层状介质（反射、折射、时距曲线） 3.1.2 倾斜介质时距曲线 3.1.3 多层水平介质 3.1.4 球状介质 3.2 体波各种震相和走时 第四章 地球内部结构 第五章 地震机制 第六章 地震仪和地震观测 第七章 地震统计分析 第八章 宏观地震学 课程大纲 第一章 绪论 第二章 地震波 第三章 地震波的传播理论 3.1 地震波传播理论 3.1.1 水平层状介质（反射、折射、时距曲线） 3.1.2 倾斜介质时距曲线 3.1.3 多层水平介质 3.1.4 球状介质 3.2 体波各种震相和走时 第四章 地球内部结构 第五章 地震机制 第六章 地震仪和地震观测 第七章 地震统计分析 第八章 宏观地震学 3.1 地震波传播理论 3.1.1 地震波传播理论概述 主要简化和基本理论 1、地震波的复杂性  包含有纵波和横波；  地球内部介质不均匀，有界面，内外物质力学性质差别 大； 地球介质是非完全弹性的； 天然地震的震源过程本身也相当复杂， 3.1 地震波传播理论 2 、分析地震波时的主要简化假设 忽略次要因素，突出主要因素，使问题简化、易于处理，从而得 出地震波在地球中传播的基本规律。我们可以把地球介质简化为均匀 连续、各向同性的、完全线弹性的连续介质。 3、地震波传播理论的主要内容 针对简化后的地球介质模型，一般对地震波在地球内部传播的 研究主要有两类方法：动力学方法和运动学方法。 动力学方法通过求解满足相应边界条件的波动方程，研究平面 波在平界面上的反射、折射，均匀半空间及平行分层空间中的地 震面波，以及针对球对称模型的自重地球的自由振荡。 运动学方法将波动方程的求解进一步简化成关于波传播的射线 理论，利用“地震射线”这一概念，研究地震波在地球内部传播的 运动学特征，并在次基础上获得地球内部的相关结构信息。 3.1 地震波传播理论 波动方程有限差分法原理 二维声波方程 U——地表记录的位移波场，f(t)——震源函数，c——速度。 空间域和时间域二次项用差商代替微商得到 3.1 地震波传播理论 波动方程有限差分法实现 有限差分离散化 以雷克子波函数作为模拟震源 设定参数 2  2 离散点数Nx=201 Nz=201; Nt=500； πft     m St  12πft em 步长dx=dz=dh=8 时间间隔dt=0.001; 波传播速度v=3000; 以二维声波方程为例进行地震波场模拟 2   2   2   ux,z,t ux,z,t 1 ux,z,t    s （t） x2 z2 v2 t2 无边界条件模型 采用CEM人工