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地球科學 · 地質學·地球內部

地震波與震央距

利用 P 波與 S 波的到達時間差估算到震源的距離。考慮震源深度後,再結合多個觀測站的資訊。

相關實驗:地震波與震央定位 →
地震波與震央定位
地震波與震央定位實驗場景 →

意義與機制

P 波與 S 波的傳播方式和速度不同。從同一地點出發時,通常 P 波先到達,而且距離越遠,到時差越大。

單個觀測站的到時差不能確定位置方向。需要疊加多個觀測站給出的可能距離範圍,縮小震央的位置範圍。

關係與條件

為了獲得均勻的波速度,Δt=d(1/Vs−1/Vp)。 模擬中,Vp=6,Vs=3.5 km/s,則震央距離為 d=8.4Δt km。

如果焦點深度 h 已知,則曲率半徑為 √(d²−h²)。 考慮到地球的實際分層結構和折射,則旅行時間資料取代了簡單的直線傳播方程。

觀察實驗中需要注意的事物

震央的位置估計,基於來自三個不同觀測站的水平圓。當使用直線時,交點計算變得不穩定。

假設介質均勻,且傳播是直線,其中 Vp = 6 km/s,Vs = 3.5 km/s。 這是一個預先知道深度,並獲得準確到達時間的模型。 實際的層結構、折射以及時間誤差已被忽略,波形振幅是一個虛擬的相對值。

關鍵關係與符號

d=8.4Δt (km), r=√(d²−h²)

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
ΔtS波和P波到達時間的差異s
d, h震心距和焦點深度km

透過範例確認

如果 Vp = 6 km/s,Vs = 3.5 km/s,且 S–P 間隔為 10 s,那麼震源距離是多少?

d=Δt×6×3.5/(6−3.5)=8.4Δt。這個距離是震源距離,表面半徑為 √(d²−h²)。

常見誤解

  • 震源具有深度時,由 S−P 到時差求得的震源距與地表上的震央距並不相同。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

BCcampus · 物理地質 (英文)