地震波的實際應用


現在廣為被大家認可的地球分層,實際上是利用地震波的特性所測出的。在地球內部傳遞的地震波稱為體波,可分為壓縮波-P波及橫波-S波,P波會最先到達測站,S波會較慢抵達測站。地震波除了直接由震源傳遞到測震站外,體波也會經由地面及地球內部的介面產生折射及反射。因此遠離震源的觀測站就會接受到以各種不同路徑傳播而來的複雜性脈衝式的震動能量。

利用設在世界各地的測站,把同一次地震波傳導的情形,記錄下來,再由科學家們由各個可能的軌道去推測地球可能的分層情形,進而肯定之;在其中亦有利用到所謂「隱蔽區」的情形來推論。  

由於地球內部的結構非常複雜,各層波傳速度不同,會造成波的折射,因而影響地震波的傳播。以P波傳播為例,震央距離發震地至1角分(1角分=1°/60)、2角分……到103度仍可清楚記錄到直接P波,但從103度起,P波因為經過地核而產生折射,又因入射角的關係,折射的P波會出現在142度以外。是故震距離在103度至142之間,只有微弱地在核心表面繞射的P波可被記錄到,這一段我們稱為隱蔽區shadow zone

體波的速度是由它們所穿越的岩層之密度及彈性來決定。因此,地震觀測可以用來推測地球內部的各處的密度及彈性係數(除了最內層的核心部分無法確定外)。國際地震學會自1903起,即開始收集地震資料。由於地震波的傳遞速度隨距地表的深度增加而增加,且在地震波傳導中,若是突然發現其地震波的波速減緩,發生偏折的現象,就表示地震波所碰到的位置可能是物質的狀態不同(如固態、液態之差別)或者是不連續面的影響,所造成的結果;所以科學家們就利用這一組組的觀測記錄成果,一次又一次地計算出地球的分層狀態。  

地球內部地震波速度分佈圖

P波在地殼中的速度大約是6.5~7km/sec,S波則大約為3.5~4km/sec﹔在地函中,隨深度逐漸增加P波及S波的速度亦逐漸增加,到地下2900公里深,P波速度最大,約為13.7km/sec,S波約為7km/sec,再深一點P波速度減小為8km/sec,而S波則沒有記錄,因為此處為地函、地核之間的不連續面(稱為古騰堡不連續面,簡稱古氏不連續面),超過地函即為液態的地核,S波無法在液態中傳播。在外核,P波速度仍隨深度增加而增加。


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