地震學、震源及地球結構概論

《地震學、震源及地球結構概論》是2020年4月科學出版社出版的圖書，作者是梁春濤等。

基本介紹

• 書名：地震學、震源及地球結構概論
• 作者：梁春濤等
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2020年4月1日
• 頁數：462 頁
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787030646446

內容簡介

《地震學、震源及地球結構概論》是一本理論基礎全面、套用方向廣泛且套用實例豐富的地震學專業書籍。《地震學、震源及地球結構概論》既包括地震學的基礎理論(第1、2章)、地震學在地球探測中的套用(第3章)，也包括震源機制和震源物理等方面的內容(第4章)。《地震學、震源及地球結構概論》第5章討論了不同構造環境下的地震分布、震源機制以及震源物理特徵；第6章討論了地震圖的基本處理方法和原理；第7章結合實例討論了地球物理反演基本原理和方法。此外，《地震學、震源及地球結構概論》附錄匯總了專業所需的數學和計算方法等方面的基礎知識，以供缺乏相關基礎的讀者自學補充。

目錄

目錄

第1章 簡介 1

1.1 引言 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 地震學模型 5

1.2 地震學與人類社會 9

1.2.1 地震災害與危險性 9

1.2.2 工程地震學和地震工程學 12

1.2.3 高速公路、橋樑、水壩和輸油管 18

1.2.4 海嘯、滑坡和土壤液化 19

1.2.5 地震預報(earthquake forecasting) 20

1.2.6 地震預測 25

1.2.7 實時地震預警(real-time warning) 26

1.2.8 核試驗監測和條約驗證 26

延伸閱讀 28

第2章 地震學基本理論 30

2.1 引言 30

2.2 弦上傳播的波 30

2.2.1 理論基礎 30

2.2.2 諧波解 31

2.2.3 反射和透射(transmission) 33

2.2.4 諧波的能量 35

2.2.5 弦的簡正振型 36

2.3 應力和應變 38

2.3.1 簡介 38

2.3.2 應力 38

2.3.3 應力張量 41

2.3.4 主應力 42

2.3.5 大剪下應力和斷層滑動 43

2.3.6 偏應力(deviatoric stress) 45

2.3.7 運動方程 45

2.3.8 應變 46

2.3.9 本構方程 48

2.3.10 邊界條件 50

2.3.11 應變能 51

2.4 地震波 51

2.4.1 地震波方程 51

2.4.2 平面波 53

2.4.3 球面波 54

2.4.4 P波和S波 54

2.4.5 平面波的能量 58

2.5 斯涅爾(Snell)定律 59

2.5.1 層狀介質近似 59

2.5.2 層狀介質中的平面波勢函式 60

2.5.3 入射角和視速度 62

2.5.4 斯涅爾定律 63

2.5.5 臨界角 65

2.5.6 SH波的斯涅爾定律 65

2.5.7 射線參數和慢度 66

2.5.8 導波(waveguide) 67

2.5.9 費馬原理(Fermat’s principle)和幾何射線理論(geometrical ray theory) 68

2.5.10 惠更斯原理(Huyges’ principle)和散射(diffraction) 69

2.6 平面波反射和透射係數 72

2.6.1 簡介 72

2.6.2 SH波的反射和透射係數 72

2.6.3 反射和透射SH波的能量通量(energy flux) 74

2.6.4 超臨界入射的SH波 74

2.6.5 自由界面上的P-SV波 75

2.6.6 固-固和固-液界面 77

2.6.7 實例 80

2.7 面波 82

2.7.1 簡介 82

2.7.2 均勻半空間介質中的瑞利波 82

2.7.3 半空間之上一水平層中的勒夫波 85

2.7.4 勒夫波頻散 86

2.8 頻散 89

2.8.1 相速度和群速度 89

2.8.2 頻散信號 89

2.8.3 面波頻散研究 91

2.8.4 海嘯頻散 94

2.9 地球的簡正振型 96

2.9.1 研究目的 96

2.9.2 球諧模式 96

2.9.3 球諧函式 97

2.9.4 扭振振型 99

2.9.5 球振振型 100

2.9.6 簡正振型和波傳播 100

2.9.7 觀測簡正振型 102

2.9.8 簡正振型合成地震圖 105

2.9.9 振型衰減、分裂和耦合 108

延伸閱讀 109

問題 110

編程 112

第3章 地震學和地球結構 113

3.1 引言 113

3.2 折射地震法 114

3.2.1 水平層 114

3.2.2 傾斜地層 119

3.2.3 深入分析 120

3.2.4 地殼結構 122

3.2.5 岩石和礦物 126

3.3 反射地震法 127

3.3.1 反射波走時曲線 128

3.3.2 走時的截距-慢度公式 131

3.3.3 多通道數據 134

3.3.4 共中心點疊加 135

3.3.5 信號增強 138

3.3.6 反卷積 140

3.3.7 偏移 145

3.3.8 數據處理流程 149

3.4 球狀地球中的地震波 149

3.4.1 射線路徑和走時 149

3.4.2 速度分布 151

3.4.3 走時曲線反演 153

3.5 體波走時研究 153

3.5.1 體波震相 155

3.5.2 地核震相 158

3.5.3 上地幔結構 162

3.5.4 下地幔結構 163

3.5.5 可視化體波 166

3.6 地球內的各向異性 168

3.6.1 概述 168

3.6.2 橫向各向同性和方位各向異性 169

3.6.3 礦物和岩石的各向異性 171

3.6.4 結構組成導致的各向異性 171

3.6.5 岩石圈及軟流圈各向異性 172

3.6.6 地幔和地核中的各向異性 175

3.7 衰減與滯彈性分析 177

3.7.1 地震波的衰減 177

3.7.2 幾何擴散 177

3.7.3 多重路徑 179

3.7.4 散射 180

3.7.5 固有衰減 181

3.7.6 品質因子Q 182

3.7.7 頻譜共振峰值 184

3.7.8 滯彈性引起的物理頻散 185

3.7.9 非彈性物理模型 186

3.7.10 地殼到核心的Q值 187

3.8 地幔和地核的組成成分 188

3.8.1 地球內部的密度 188

3.8.2 地球內部溫度 193

3.8.3 地幔的組成成分 194

3.8.4 D''的組成成分 197

3.8.5 地核的成分 198

3.8.6 地震學和行星演化 198

延伸閱讀 201

問題 201

編程 203

第4章 震源理論 204

4.1 引言 204

4.2 震源機制 206

4.2.1 斷層幾何形狀 206

4.2.2 初動 207

4.2.3 體波輻射花樣 208

4.2.4 立體投影(stereographic)斷層面表示法 211

4.2.5 斷層幾何形狀的解析表達 215

4.3 波形模擬 216

4.3.1 基本模型 216

4.3.2 震源時間函式 217

4.3.3 體波模擬 219

4.3.4 面波震源機制 222

4.3.5 歷史和未來的地震 225

4.4 矩張量 225

4.4.1 等效體力 225

4.4.2 單力 226

4.4.3 力偶 226

4.4.4 雙力偶 228

4.4.5 地震矩張量 228

4.4.6 各向同性和CLVD矩張量 230

4.4.7 矩張量反演 231

4.4.8 矩張量解釋 235

4.5 地震大地測量學 236

4.5.1 測量地面形變 236

4.5.2 同震形變 239

4.5.3 大地測量學和地震學的接合 241

4.5.4 震間形變與地震周期 242

4.6 震源參數 246

4.6.1 震級和矩震級 246

4.6.2 震源譜和標定律 249

4.6.3 應力降和地震能量 251

4.7 地震統計 256

4.7.1 頻度-震級關係 257

4.7.2 餘震 260

4.7.3 地震機率 260

延伸閱讀 264

問題 265

編程 267

第5章 地震學與板塊構造 269

5.1 引言 269

5.2 板塊運動學 271

5.2.1 板塊相對運動 271

5.2.2 全球板塊運動 275

5.2.3 空間大地測量學 278

5.2.4 絕對板塊運動 279

5.3 擴張中心 280

5.3.1 洋脊和轉換斷層的幾何形狀 281

5.3.2 海洋岩石圈的演化 282

5.3.3 洋中脊和轉換斷層地震的產生過程 286

5.4 俯衝帶 290

5.4.1 俯衝熱模型 290

5.4.2 俯衝板塊中的地震 295

5.4.3 板塊間的海溝地震 303

5.5 大洋板塊內部地震與構造運動 307

5.5.1 大洋板塊內部地震活動性 307

5.5.2 海洋岩石圈的力和應力 310

5.5.3 地幔黏滯度約束 314

5.6 大陸地震與構造 314

5.6.1 大陸板塊邊界區域 316

5.6.2 地震、無震、暫時和永久形變 321

5.6.3 大陸板內地震 324

5.7 地球內部的斷層作用與形變 329

5.7.1 流變學 330

5.7.2 岩石破裂與摩擦力 332

5.7.3 塑性流動 336

5.7.4 岩石圈的強度 338

5.7.5 地震與岩石摩擦 339

5.7.6 地震與區域形變 345

延伸閱讀 347

問題 347

編程 349

第6章 地震圖和信號 350

6.1 引言 350

6.2 傅立葉分析 350

6.2.1 傅立葉級數 350

6.2.2 傅立葉復級數 352

6.2.3 傅立葉變換 352

6.2.4 傅立葉變換的性質 353

6.2.5 δ函式(delta function) 354

6.3 線性系統 356

6.3.1 基本模型 356

6.3.2 卷積和反卷積 358

6.3.3 有限長信號 360

6.3.4 相關 362

6.4 離散時間序列及其傅立葉變換 363

6.4.1 連續數據採樣 364

6.4.2 離散傅立葉變換 365

6.4.3 離散傅立葉變換的性質 367

6.4.4 快速傅立葉變換 367

6.4.5 數字卷積 368

6.5 疊加 369

6.5.1 隨機誤差 370

6.5.2 疊加實例 372

6.6 地震儀和地震台網 374

6.6.1 簡介 374

6.6.2 阻尼諧波振盪器 376

6.6.3 地球噪聲 377

6.6.4 地震計和測震系統 377

6.6.5 數字記錄 382

6.6.6 地震台網類型 385

6.6.7 全球檯網 385

6.6.8 地方台陣 387

6.6.9 區域台網 388

延伸閱讀 390

問題 390

編程 391

第7章 反演問題 393

7.1 引言 393

7.2 地震定位 394

7.2.1 理論 394

7.2.2 均勻介質中的地震定位 396

7.2.3 誤差 398

7.2.4 複雜幾何模型的地震定位 400

7.3 走時層析成像 401

7.3.1 理論 402

7.3.2 廣義逆 403

7.3.3 廣義逆反演方法的特性 404

7.3.4 方法的改進