近震定位及其应用（本科毕业论文）

桂林理工大学本科毕业设计·论文

目 次

摘要?????????????????????????????????Ⅰ Abstract??????????????????????????????? Ⅱ 1 前言 ??????????????????????????????? 1 2 近震的理论基础???????????????????????????2

2.1 地震学的基本名词和概念????????????????????2 2.2 地震的分类??????????????????????????2

2.3 近震的主要震相????????????????????????3 3 正演计算（模型试算）??????????????????????? 5

3.1 基本原理???????????????????????????5 3.1.1 坐标变换????????????????????????5 3.1.2 正演计算????????????????????????6 3.2 正演模型的建立????????????????????????7 4 反演计算??????????????????????????????8

4.1 基本原理???????????????????????????8 4.1.1 当速度V未知的初定方法?????????????????8 4.1.2 当速度V已知的初定方法?????????????????10

4.2 模型反演结果?????????????????????????11 4.3 误差分析???????????????????????????11 5 实例剖析??????????????????????????????13 6 结束语???????????????????????????????17

参考文献??????????????????????????????? 18 附录 近震定位程序???????????????????????????19

桂林理工大学本科毕业设计·论文

1 前 言

四川汶川地震和青海玉树地震发生时的地动山摇、房倒屋塌、生死分离的那种凄凉、悲惨的场面，又一次的让我们感受到自然灾害的威力，更是让灾区的人们心惊肉跳，恐慌难安，甚至谈“地震”色变，这就是地震给人们的最直观的印象。一次强烈地震的发生，常伴随着地面变形和地层错动，其破坏力是相当大的。主要表现为：大型建筑物破坏，普通民房破坏，山崩地裂，人畜伤亡。如今地震发生越来越频繁，2010年也被“尊称”为国际地震年。任何事情都具有双面性，地震对我们的生命安全造成了很大的威胁的同时也为专家学者们的研究地球提供了丰富的资料。目前人类对地球内部结构的认识主要是来自地震学研究，因此地震学也就成为地球科学中的一个重要学科。

由于天然地震具有很大的能量，它所产生的地震波可以穿透很大的深度，传播很远的距离，而且当遇到地球深部的波阻抗差异界面时产生反射波，其中，天然地震的中的近震资料为研究地球深部结构提供了一个重要的信息资源和途径。

利用地震记录进行定位始源于欧洲和日本。最初使用方位角方法，随后是几何作图法和地球投影法。《国际地震汇编》（ISS）最先采用最小二乘法进行计算修订震中。1961年，博尔特和威尔莫合作，改进了计算方案，并首先在ISS使用，随后，国际地震中央局与美国海岸和大地测量局先后使用。在我国，李善邦先生最初使用方位角和最小二乘进行地震的观测和定位。1953年，我国开始采用大量观测数据修订震中。目前我国的地震的定位方法兼作图法和计算法。其中近震的定位方法主要有石川法、和达法、高桥法、外心方位角法、假定发震时刻定位、等时量板法等十几种方法。计算机的近震定位方法主要分为速度未知的初定为方法和速度已知的初定为方法。

目前定位精度已达到较高的水平。如果有合理的台网分布和适用的走时表，对于Δ<100km的区域性事件，定位精度为?1km左右；对于100-1000km的近震，可达?2至5km；远震为?5—10km。一般浅源地震（h<100km）的震源深度误差为深度值的10%左右。震源愈深，相对误差愈小；h>300km时，误差小于其深度的5%。发震时刻的误差为1/10—1/2s.

1

桂林理工大学本科毕业设计·论文

2 近震的理论基础

地震学主要研究地震的发生、地震波的传播及地球内部构造，地震波能穿透到地球内部，并能把地球内部的信息带回地面，具体说来，它主要是根据天然地震或人工地震的资料，运用物理学、数学及地质学的知识，来研究地震发生的状况及地震波传播的规律，以求进一步达到研究地震和预报地震的目的。同时地震是地球表层的振动，是地壳构造运动的一种形式，所以还利用地震波的传播特征来研究地壳和地球内部的构造。

在弹性介质内传播的纵波和横波，由于存在整个弹性空间，因而这些波统称为体波。相对于体波而言，在弹性界面附近还存在着另一类波动，从能量上而说他们只分布在弹性分界面附近，称为面波。面波又分为瑞雷波和勒夫波(如右图2.1所示)。为便于对地震的了解研究，现将其基本知识介绍如下。

图2.1 地震波的分类

2.1 地震学的基本名词和概念

1．震源：地球内部发生地震的地方称为震源（或称震源区）。理论上将震源看成

一个点,而实际上是一个区。

2．震源深度：将震源看作一个点，此点到地面的垂直距离称为震源深度，一般

用字母h表示。

3. 震中：震源在地面上的投影点称为震中（或称震中区）。同时，地面上受破坏

最严重的地区叫极震区，理论上震中区和极震区是相同的，实际上由于地表局部对质条件的影响，极震区不一定是震中区。与震中相对的地球直径的另一端称为对震中；或称震中对点。

4．震中距离：在地面上，从震中到任一点沿大圆弧测量的距离称为震中距离。

一般用字母⊿表示。它可用线距离表示，也可用地心所张的角来表示。 5．发震时刻：发生地震的时刻，一般用字母Ο或T0表示。以北京时间标出。它

比格林威治时间早8小时。

2.2 地震的分类

为研究方便，按震动的性质，可分为天然地震、人工地震及脉动三类。对于天然

2

桂林理工大学本科毕业设计·论文

地震，有下述分类：

（一）按震源深度分：

1．浅源地震：震源深度小于60公里的天然地震称为浅震；也称正常深度地

震。

2．中源地震：震源深度在60公里至300公里之间的地震称为中源地震。 3．深源地震：震源深度大于300公里的地震称为深震。已记录到的最深地震

的震源深度约700公里。有时也将中源地震和深源地震统称为深震。

（二）按震中距分：

1. 地方震：震中距小于100公里的地震。 2. 近震：震中距小于1000公里的地震。 3. 远震：震中距大于1000公里的地震。

2.3 近震的主要震相

由于近震的震中距很小，其地震波的传播主要局限于地壳及莫霍面附近，主要震相有Pg/Sg（P/S）、P*/S*、Pn/Sn、P*P/S*S、P*S/S*P、PmP/SmS及PmS/SmP等，如图2.2所示。

图2.2 近震震相及其射线路径示意图

（αc、βc分别为康拉德界面及莫霍面的临界角）

1. Pg/Sg震相

由于地球浅部存在强烈的横向及纵向上的速度变化，尤其是有沉积该层地区的垂向梯度的影响，地震波射线在地壳浅部10公里的范围内发生廻折而到达地表，并在震中附近数公里的范围，这种波束与直达波，被称之为廻折或潜波（Diving Wave），对于纵、横波来说，分别命名为Pg和Sg。

3

桂林理工大学本科毕业设计·论文

2. P*/S*震相

P*/S*分别为地震波在地壳内部的康拉德界面产生的折射纵、横波，它们的速度分别为6.3~7.1km/s及3.6~3.9km/s。应当指出，由于康拉德界面并不是全球普遍存在的界面，在一些地区观测不到。

3. Pn/Sn震相

Pn/Sn分别为地震波在地壳底部的莫霍界面产生的折射纵、横波，它们的速度分别为7.9~8.2km/s及4.4~4.8km/s。一般来说，Pn震相在莫霍面的临界反射以远地区总是已初至波的形式出现，与其它折射波一样，波至呈现为线性分布。

4. P*P/S*S及P*S/S*P震相

P*P/S*S分别为地震波在地壳内部的康拉德界面产生的反射纵、横波，P*S/S*P分别为地震纵/横波入射地壳内部的康拉德界面后发生转换而产生的反射横/纵波。

4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gbff.html