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内容简介

地震学以弹性力学为基础，因此在第二章我们对弹性力学的基本概念做一简单回忆，第三章则根据这些弹性力学的基本概念和定律得到地震波在三维介质中传播的地震波动方程、这些方程中与地震震相有哪些联系，地震震相有哪些性质。第四章根据第三章地震波动方程的描述，研究平层介质中的地震波传播在地球表面、地球内部的平层界面的反射、透射系数，涉及到地震图的振幅和相位如何确定；第五章，地震面波与地球自由振荡；第六章首先根据地震波动方程得到地震波传播可以看作射线的条件，然后研究平层作为射线理论的地震波走时和震中距的计算；作为远距离观测地震波，第七章介绍球层介质中射线形状、地震波走时和震中距计算；作为第六、七章的延续，讲解如何采用地震波走时和震中距的计算理论求解地下速度结构和地震参数；第九章，地震波的能量、振幅衰减与震级；第十章，讲解地震震源理论初步。

目录

目录
前言
第1章引言1
1.1地震学简史1
1.2全球地震活动分布与板块构造7
1.3中国的地震分布与块体构造11
1.4地壳14
1.5全球平均速度模型15
习题22
第2章应力和应变27
2.1应力27
2.1.1应力张量27
2.1.2任意个面上的应力可以由应力张量表示28
2.1.3坐标变换及脱离坐标系的任意截面上的剪应力和正应力表示30
2.1.4主应力和应力主轴33
2.1.5应力值37
2.2应变张量38
2.2.1位移场表示38
2.2.2应变的物理解释39
2.2.3本征值和本征向量42
2.3线性的应力应变关系42
2.3.1弹性常数的引入42
2.3.2弹性参数的物理意义44
2.3.3弹性系数之间的关系45
2.3.4弹性模量的单位46
习题46
第3章地震波动方程50
3.1维波动方程50
3.1.1维波动方程的导出及求解50
3.1.2维波动传播的模拟52
3.1.3描述地震振动和波的基本概念54
3.2三维波动方程的导出57
3.3体应变和剪切应变的波动方程59
3.4地震波的势61
3.5三维波动方程求解62
3.6P波和S波的振动方向64
3.6.1P波的振动方向64
3.6.2S波的振动方向66
3.6.3P波和S波振动方向的空间表示70
3.7三维方程的球坐标下求解：球面波72
3.8有限差分求解二维声波传播方程75
习题78
第4章平层介质中的地震波83
4.1地震波传播的连续性条件和势函数83
4.1.1平层介质中地震波传播的连续性条件83
4.1.2P波、SV波与SH波的波场是分离的84
4.1.3PSv系统和SH系统的势函数84
4.2地球自由表面地震波的反射84
4.2.1P波在自由界面的反射85
4.2.2SV波入射到自由表面90
4.2.3SH波在自由界面上的反射94
4.2.4自由界面上的位移，视入射角95
4.3地震波在内部平层界面的反射和透射系数98
4.3.1SH波的反射和透射系数98
4.3.2PSV系统的反射、透射系数102
4.4模拟平面波的矩阵方法106
4.4.1Haskell矩阵106
4.4.2反射透射系数矩阵107
4.4.3Haskell矩阵在平层介质中的传递109
习题110
第5章地震面波和地球自由振荡114
5.1Love波114
5.1.1Love波频散方程114
5.1.2截止频率和最长波长117
5.1.3频散曲线计算例118
5.1.4位移分布119
5.2Rayleigh波125
5.2.1均匀半空间中的Rayleigh方程125
5.2.2均匀半空间中的Rayleigh波的质点运动127
5.2.3液体层覆盖在半空间介质上的Rayleigh波方程132
5.3Iove波为SH波相长干涉的结果133
5.4地震波频散135
5.4.1频散的直观解释135
5.4.2面波衰减较慢的解释139
5.5根据地震图得到面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全球面波166
5.7多层介质中面波的频散曲线的计算169
5.8简正模型174
5.8.1弦的振动174
5.8.2均匀液体球的自由振荡——地球自由振荡的模式179
5.8.3球型振荡和环型振荡184
5.8.4地球自由振荡的观测185
习题189
第6章平层介质中射线理论195
6.1波动方程向射线理论的过渡195
6.2平层介质中的Benndorf定律和Snell定律198
6.2.1Benndorf定律198
6.2.2Snell定律199
6.3平层介质的射线方程200
6.3.1速度随深度增加的平层介质地震波传播路径的形态200
6.3.2参数方程201
6.4速度梯度为常数的地震波传播203
6.4.1单层走时和震中距203
6.4.2速度梯度为常数的介质中的射线路径205
6.5速度随深度指数增加的走时和震中距计算207
6.6震源在地表的成层介质地震波走时计算举例208
6.6.1速度随深度逐渐增加的地震波射线震中距、走时的计算208
6.6.2速度陡变带的地震波走时212
6.6.3含低速层的地震波射线路径216
6.6.4含高速夹层的地震波射线路径219
6.7天然地震的震相走时221
6.7.1单层地壳介质模型中地震波震相与走时曲线221
6.7.2多层地壳介质模型中地震波走时曲线226
6.8地震射线在斜界面的反射与折射243
6.8.1反射波243
6.8.2首波244
习题247
第7章球层介质中的射线理论254
7.1球层介质中的Snell定律和Benndorf定律254
7.1.1Snell定律254
7.1.2Benndorf定律255
7.2射线方程256
7.3几种特定速度分布的球层中的地震波走时和震中距207
7.3.1恒速球层257
7.3.2幂函数分布变速层259
7.3.3速度线性变化的变速层260
7.4射线的曲率261
7.4.1射线曲率的推导261
7.4.2不同速度分布的射线路径262
7.4.3目前地球速度模型的射线路径的讨论272
7.5远震震相及其观测280
7.6按PREM模型模拟的地震波走时286
7.6.1P波射线路径及走时模拟286
7.6.2PP和PPP震相的路径模拟288
7.6.3PcP和PcS的路径模拟292
7.6，PP，PPP，PcP，PcS的走时模拟295
习题297
第8章走时数据的反演302
8.1球层介质的速度反演302
8.1.1拐点法（古登堡法）302
8.1.2HerglozWiechert方法303
8.1.3地球表面震源震中距的计算309
8.2地球内部密度、重力加速度与压力的估计方法312
8.2.1地球内部密度的估计312
8.2.2地球内部重力的估计313
8.2.3地球内部压力的估计315
8.3单台地震定位及均匀介质中地震的多台定位316
8.3.1单台定位法316
8.3.2三站求取震源位置的石川法322
8.3.3四个台站（或以上）求解地震位置的Inglada算法323
8.3.4多台（四个或以上）求解地震发震时刻的和达直线法325
8.4地震定位结果与台站分布的关系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迭代方法的具体实现331
8.6相对定位方法342
8.6.1主事件定位342
8.6.2双差定位法342
习题343
第9章地震波能量及衰减，地震震级347
9.1地震波的能量347
9.2维速度模型的几何扩散351
9.3地震波的衰减359
9.3.1品质因子359
9.3.2Q值与复数弹性模量的关系364
9.3.3地球品质因子的测量366
9.3.4地球内部的品质因子367
9.4地震震级及烈度368
9.4.1地震震级369
9.4.2地震烈度374
习题381
第10章震源理论384
10.1格林函数和矩张量384
10.1.1格林函数384
10.1.2矩张量386
10.1.3地震矩张量与地震波位移的关系387
10.2地震断层与地震矩张量388
10.2.1断层参数388
10.2.2地震矩张量的物理意义389
10.2.3断层面参数与地震矩张量的转换公式393
10.3震源机制参数的相互转换395
10.4震源的辐射图像402
10.4.1P波辐射花样402
10.4.2S波的辐射花样406
10.5震源机制参数的图形表达——海滩球409
10.5.1Wulff投影410
10.5.2等面积投影422
10.6P波初动测定震源机制（断层面解）431
10.6.1断层错动产生的P波初动的四个象限431
10.6.2采用P波初动求解震源机制的思路432
10.6.3求解震源机制的计算机实现433
10.6.4根据P波初动符号分布猜测震源机制解的个程序439
10.7由体波资料反演矩张量442
10.8由面波波形资料反演地震矩张量444
10.9有限尺度震源产生的地震波447
10.9.1单侧破裂移动源447
10.9.2双侧破裂移动源452
10.10全球矩心矩张量计划简介454
10.10.1矩心矩张量方法和算法概述454
10.10.2矩心矩张量目录文件(ndk)格式457
习题459
主要参考文献464

前言/序言

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