地震学

地震学研究穿过地球的弹性波，利用地震和人工震源来描绘地球内部图像，并理解地面震动的机制和原因。

Definition

地震学是对地球中弹性波的地球物理学研究，包括地震和其他震源对其的激发，它们通过分层和非均质内部的传播，以及它们的记录和解释，以确定地震机制和内部结构。

Scope

该领域涵盖地震波的产生、传播和记录，以及产生地震波的地震。它涉及弹性波方程及其所允许的体波和面波，断层物理学和地震震源，利用走时和波形反演地球结构，以及地震观测实践、震级标度以及地面运动特征。重点在于记录到的地面运动、辐射它的震源以及其所穿过的介质之间的定量联系。

Sub-topics

• 地震震源物理学
• 观测地震学和工程地震学
• Seismic Tomography and Earth Structure
• 地震波传播

Core questions

• 弹性波如何穿过分层、非均质的地球传播？
• 断层上的哪些物理过程会产生地震并辐射地震能量？
• 如何反演走时和波形以描绘地球内部图像？
• 如何测量地面震动，如何用震级量化，以及如何与灾害相关联？

Key concepts

• 体波（P波和S波）和面波（瑞利波和勒夫波）
• 弹性波方程和地震射线理论
• 地震震源机制和地震矩
• 走时曲线和地球速度结构
• 地震仪、震级标度以及古登堡-里希特关系

Key theories

弹性回跳理论

地震发生在锁定的断层上积累的弹性应变在断层滑动时突然释放，岩石回弹到松弛状态；这一由1906年旧金山地震得出的里德（Reid）假说，构成了现代地震周期观点的基础。

地震射线理论和走时反演

高频地震能量可以沿着由速度结构控制的射线传播，因此到时随距离的系统性变化限制了地震速度的深度依赖性，并揭示了地球的分层内部结构。

Clinical relevance

地震学是地震灾害评估、预警系统和建筑规范地面运动标准的基础；它也是监测核试验条约和资源勘探中地下成像的主要工具。

History

定量地震学始于19世纪末，伴随着第一批灵敏地震仪的出现；奥尔德姆（Oldham）、古登堡（Gutenberg）等人的走时研究描绘了地核和地幔，雷曼（Lehmann）于1936年确定了内核，而1960年代全球标准化地震台网（World-Wide Standardized Seismograph Network）之后的数字和密集台阵时代则彻底改变了震源研究和层析成像。

Key figures

• Harry Fielding Reid
• Beno Gutenberg
• Charles Richter
• Inge Lehmann

Seminal works

• steinwysession2003
• akirichards2002
• shearer2009

Frequently asked questions

体波和面波有什么区别？

体波（P波和S波）穿过地球内部传播，其中P波是速度较快的压缩波，S波是速度较慢的剪切波；面波（瑞利波和勒夫波）沿地表传播，到达时间较晚，通常携带最大的振幅和最具破坏性的地面运动。

地震学如何揭示地球的深层结构？

由于地震波速取决于物质及其状态，波的到时和波形随距离和深度变化的规律使地震学家能够推断出地壳、地幔和地核的分层和性质，这些区域无法直接取样。