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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 任意一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 一维波动方程 50

3.1.1 一维波动方程的导出及求解 50

3.1.2 一维波动传播的模拟 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

3.6 P波和S波的振动方向 64

3.6.1 P波的振动方向 64

3.6.2 S波的振动方向 66

3.6.3 P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

4.1.2 P波、SV波与SH波的波场是分离的 84

4.1.3 P-SV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

4.2.1 P波在自由界面的反射 85

4.2.2 SV波入射到自由表面 90

4.2.3 SH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

4.3.1 SH波的反射和透射系数 98

4.3.2 P-SV系统的反射、透射系数 102

4.4 模拟平面波的矩阵方法 106

4.4.1 Haskell矩阵 106

4.4.2 反射透射系数矩阵 107

4.4.3 Haskell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

5.1 Love波 114

5.1.1 Love波频散方程 114

5.1.2 截止频率和最长波长 117

5.1.3 频散曲线计算一例 118

5.1.4 位移分布 119

5.2 Rayleigh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

5.3 Love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

6.2.1 Benndorf定律 198

6.2.2 Snell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

7.1.1 Snell定律 254

7.1.2 Benndorf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 257

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

7.6.1 P波射线路径及走时模拟 286

7.6.2 PP和PPP震相的路径模拟 288

7.6.3 PcP和PcS的路径模拟 292

7.6.4 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

8.1.2 Hergloz-Wiechert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 一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

9.3.2 Q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

10.4.1 P波辐射花样 402

10.4.2 S波的辐射花样 406

10.5 震源机制参数的图形表达——海滩球 409

10.5.1 Wulff投影 410

10.5.2 等面积投影 422

10.6 P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一个程序 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