Сейсмология
Сейсмология изучает упругие волны, распространяющиеся в Земле, используя землетрясения и искусственные источники для получения изображений недр и понимания того, как и почему колеблется земля.
Definition
Сейсмология — это геофизическое исследование упругих волн в Земле, включающее их возбуждение землетрясениями и другими источниками, их распространение через слоистую и неоднородную внутреннюю часть, а также их регистрацию и интерпретацию для определения как механизмов землетрясений, так и внутренней структуры.
Scope
Эта область охватывает генерацию, распространение и регистрацию сейсмических волн и землетрясений, которые их производят. Она рассматривает уравнение упругих волн и допускаемые им объёмные и поверхностные волны, физику разломов и источник землетрясений, инверсию времён пробега и волновых форм для получения изображений структуры Земли, а также наблюдательную практику сейсмометрии, шкалы магнитуд и характеристику движений грунта. Акцент делается на количественной связи между зарегистрированным движением грунта, источником, который его излучил, и средой, через которую оно прошло.
Sub-topics
Core questions
- Как упругие волны распространяются через слоистую, неоднородную Землю?
- Какие физические процессы в разломе генерируют землетрясение и излучают сейсмическую энергию?
- Как инвертируются времена пробега и волновые формы для получения изображений недр Земли?
- Как измеряется, количественно определяется по магнитуде и связывается с опасностью сотрясение грунта?
Key concepts
- Объёмные волны (P и S) и поверхностные волны (Рэлея и Лява)
- Уравнение упругих волн и теория сейсмических лучей
- Механизм очага землетрясения и сейсмический момент
- Годографы и скоростная структура Земли
- Сейсмометры, шкалы магнитуд и соотношение Гутенберга-Рихтера
Key theories
- Теория упругого отскока
- Землетрясения происходят, когда упругое напряжение, накопленное в заблокированном разломе, внезапно высвобождается при смещении разлома, при этом порода возвращается в расслабленное состояние; эта гипотеза Рейда, основанная на землетрясении в Сан-Франциско 1906 года, лежит в основе современного представления о сейсмическом цикле.
- Теория сейсмических лучей и инверсия времён пробега
- Высокочастотная сейсмическая энергия может отслеживаться по лучам, управляемым скоростной структурой, поэтому систематическое изменение времён прихода с расстоянием ограничивает зависимость сейсмической скорости от глубины и позволило выявить слоистую внутреннюю структуру Земли.
Clinical relevance
Сейсмология лежит в основе оценки сейсмической опасности, систем раннего предупреждения и стандартов движения грунта для строительных норм; она также является основным инструментом для мониторинга договоров о ядерных испытаниях и для получения изображений недр при разведке ресурсов.
History
Количественная сейсмология зародилась в конце XIX века с появлением первых чувствительных сейсмографов; исследования времён пробега, проведённые Олдэмом, Гутенбергом и другими, очертили ядро и мантию, Леманн идентифицировала внутреннее ядро в 1936 году, а эра цифровых и плотных массивов после создания Всемирной стандартизированной сейсмографической сети в 1960-х годах преобразовала как исследования источников, так и томографию.
Key figures
- Harry Fielding Reid
- Beno Gutenberg
- Charles Richter
- Inge Lehmann
Related topics
Seminal works
- steinwysession2003
- akirichards2002
- shearer2009
Frequently asked questions
- В чём разница между объёмными и поверхностными волнами?
- Объёмные волны (P и S) распространяются через внутреннюю часть Земли, при этом P-волны являются более быстрыми продольными волнами, а S-волны — более медленными поперечными волнами; поверхностные волны (Рэлея и Лява) распространяются вдоль поверхности, приходят позже и обычно несут наибольшие амплитуды и наиболее разрушительные движения грунта.
- Как сейсмология раскрывает глубинную структуру Земли?
- Поскольку сейсмические скорости зависят от материала и его состояния, то, как времена прихода волн и волновые формы изменяются с расстоянием и глубиной, позволяет сейсмологам выводить слоистость и свойства коры, мантии и ядра, которые невозможно исследовать непосредственно.