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內容簡介

地震學以彈性力學為基礎，因此在第二章我們對彈性力學的基本概念做一簡單迴憶，第三章則根據這些彈性力學的基本概念和定律得到地震波在三維介質中傳播的地震波動方程、這些方程中與地震震相有哪些聯係，地震震相有哪些性質。第四章根據第三章地震波動方程的描述，研究平層介質中的地震波傳播在地球錶麵、地球內部的平層界麵的反射、透射係數，涉及到地震圖的振幅和相位如何確定；第五章，地震麵波與地球自由振蕩；第六章首先根據地震波動方程得到地震波傳播可以看作射綫的條件，然後研究平層作為射綫理論的地震波走時和震中距的計算；作為遠距離觀測地震波，第七章介紹球層介質中射綫形狀、地震波走時和震中距計算；作為第六、七章的延續，講解如何采用地震波走時和震中距的計算理論求解地下速度結構和地震參數；第九章，地震波的能量、振幅衰減與震級；第十章，講解地震震源理論初步。

目錄

目錄
前言
第1章引言1
1.1地震學簡史1
1.2全球地震活動分布與闆塊構造7
1.3中國的地震分布與塊體構造11
1.4地殼14
1.5全球平均速度模型15
習題22
第2章應力和應變27
2.1應力27
2.1.1應力張量27
2.1.2任意個麵上的應力可以由應力張量錶示28
2.1.3坐標變換及脫離坐標係的任意截麵上的剪應力和正應力錶示30
2.1.4主應力和應力主軸33
2.1.5應力值37
2.2應變張量38
2.2.1位移場錶示38
2.2.2應變的物理解釋39
2.2.3本徵值和本徵嚮量42
2.3綫性的應力應變關係42
2.3.1彈性常數的引入42
2.3.2彈性參數的物理意義44
2.3.3彈性係數之間的關係45
2.3.4彈性模量的單位46
習題46
第3章地震波動方程50
3.1維波動方程50
3.1.1維波動方程的導齣及求解50
3.1.2維波動傳播的模擬52
3.1.3描述地震振動和波的基本概念54
3.2三維波動方程的導齣57
3.3體應變和剪切應變的波動方程59
3.4地震波的勢61
3.5三維波動方程求解62
3.6P波和S波的振動方嚮64
3.6.1P波的振動方嚮64
3.6.2S波的振動方嚮66
3.6.3P波和S波振動方嚮的空間錶示70
3.7三維方程的球坐標下求解：球麵波72
3.8有限差分求解二維聲波傳播方程75
習題78
第4章平層介質中的地震波83
4.1地震波傳播的連續性條件和勢函數83
4.1.1平層介質中地震波傳播的連續性條件83
4.1.2P波、SV波與SH波的波場是分離的84
4.1.3PSv係統和SH係統的勢函數84
4.2地球自由錶麵地震波的反射84
4.2.1P波在自由界麵的反射85
4.2.2SV波入射到自由錶麵90
4.2.3SH波在自由界麵上的反射94
4.2.4自由界麵上的位移，視入射角95
4.3地震波在內部平層界麵的反射和透射係數98
4.3.1SH波的反射和透射係數98
4.3.2PSV係統的反射、透射係數102
4.4模擬平麵波的矩陣方法106
4.4.1Haskell矩陣106
4.4.2反射透射係數矩陣107
4.4.3Haskell矩陣在平層介質中的傳遞109
習題110
第5章地震麵波和地球自由振蕩114
5.1Love波114
5.1.1Love波頻散方程114
5.1.2截止頻率和最長波長117
5.1.3頻散麯綫計算例118
5.1.4位移分布119
5.2Rayleigh波125
5.2.1均勻半空間中的Rayleigh方程125
5.2.2均勻半空間中的Rayleigh波的質點運動127
5.2.3液體層覆蓋在半空間介質上的Rayleigh波方程132
5.3Iove波為SH波相長乾涉的結果133
5.4地震波頻散135
5.4.1頻散的直觀解釋135
5.4.2麵波衰減較慢的解釋139
5.5根據地震圖得到麵波群速度和相速度的方法140
5.5.1群速度141
5.5.2相速度160
5.6全球麵波166
5.7多層介質中麵波的頻散麯綫的計算169
5.8簡正模型174
5.8.1弦的振動174
5.8.2均勻液體球的自由振蕩——地球自由振蕩的模式179
5.8.3球型振蕩和環型振蕩184
5.8.4地球自由振蕩的觀測185
習題189
第6章平層介質中射綫理論195
6.1波動方程嚮射綫理論的過渡195
6.2平層介質中的Benndorf定律和Snell定律198
6.2.1Benndorf定律198
6.2.2Snell定律199
6.3平層介質的射綫方程200
6.3.1速度隨深度增加的平層介質地震波傳播路徑的形態200
6.3.2參數方程201
6.4速度梯度為常數的地震波傳播203
6.4.1單層走時和震中距203
6.4.2速度梯度為常數的介質中的射綫路徑205
6.5速度隨深度指數增加的走時和震中距計算207
6.6震源在地錶的成層介質地震波走時計算舉例208
6.6.1速度隨深度逐漸增加的地震波射綫震中距、走時的計算208
6.6.2速度陡變帶的地震波走時212
6.6.3含低速層的地震波射綫路徑216
6.6.4含高速夾層的地震波射綫路徑219
6.7天然地震的震相走時221
6.7.1單層地殼介質模型中地震波震相與走時麯綫221
6.7.2多層地殼介質模型中地震波走時麯綫226
6.8地震射綫在斜界麵的反射與摺射243
6.8.1反射波243
6.8.2首波244
習題247
第7章球層介質中的射綫理論254
7.1球層介質中的Snell定律和Benndorf定律254
7.1.1Snell定律254
7.1.2Benndorf定律255
7.2射綫方程256
7.3幾種特定速度分布的球層中的地震波走時和震中距207
7.3.1恒速球層257
7.3.2冪函數分布變速層259
7.3.3速度綫性變化的變速層260
7.4射綫的麯率261
7.4.1射綫麯率的推導261
7.4.2不同速度分布的射綫路徑262
7.4.3目前地球速度模型的射綫路徑的討論272
7.5遠震震相及其觀測280
7.6按PREM模型模擬的地震波走時286
7.6.1P波射綫路徑及走時模擬286
7.6.2PP和PPP震相的路徑模擬288
7.6.3PcP和PcS的路徑模擬292
7.6，PP，PPP，PcP，PcS的走時模擬295
習題297
第8章走時數據的反演302
8.1球層介質的速度反演302
8.1.1拐點法（古登堡法）302
8.1.2HerglozWiechert方法303
8.1.3地球錶麵震源震中距的計算309
8.2地球內部密度、重力加速度與壓力的估計方法312
8.2.1地球內部密度的估計312
8.2.2地球內部重力的估計313
8.2.3地球內部壓力的估計315
8.3單颱地震定位及均勻介質中地震的多颱定位316
8.3.1單颱定位法316
8.3.2三站求取震源位置的石川法322
8.3.3四個颱站（或以上）求解地震位置的Inglada算法323
8.3.4多颱（四個或以上）求解地震發震時刻的和達直綫法325
8.4地震定位結果與颱站分布的關係327
8.5迭代定位方法330
8.5.1迭代定位方法的基本思路330
8.5.2迭代方法的具體實現331
8.6相對定位方法342
8.6.1主事件定位342
8.6.2雙差定位法342
習題343
第9章地震波能量及衰減，地震震級347
9.1地震波的能量347
9.2維速度模型的幾何擴散351
9.3地震波的衰減359
9.3.1品質因子359
9.3.2Q值與復數彈性模量的關係364
9.3.3地球品質因子的測量366
9.3.4地球內部的品質因子367
9.4地震震級及烈度368
9.4.1地震震級369
9.4.2地震烈度374
習題381
第10章震源理論384
10.1格林函數和矩張量384
10.1.1格林函數384
10.1.2矩張量386
10.1.3地震矩張量與地震波位移的關係387
10.2地震斷層與地震矩張量388
10.2.1斷層參數388
10.2.2地震矩張量的物理意義389
10.2.3斷層麵參數與地震矩張量的轉換公式393
10.3震源機製參數的相互轉換395
10.4震源的輻射圖像402
10.4.1P波輻射花樣402
10.4.2S波的輻射花樣406
10.5震源機製參數的圖形錶達——海灘球409
10.5.1Wulff投影410
10.5.2等麵積投影422
10.6P波初動測定震源機製（斷層麵解）431
10.6.1斷層錯動産生的P波初動的四個象限431
10.6.2采用P波初動求解震源機製的思路432
10.6.3求解震源機製的計算機實現433
10.6.4根據P波初動符號分布猜測震源機製解的個程序439
10.7由體波資料反演矩張量442
10.8由麵波波形資料反演地震矩張量444
10.9有限尺度震源産生的地震波447
10.9.1單側破裂移動源447
10.9.2雙側破裂移動源452
10.10全球矩心矩張量計劃簡介454
10.10.1矩心矩張量方法和算法概述454
10.10.2矩心矩張量目錄文件(ndk)格式457
習題459
主要參考文獻464

前言/序言

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