●第1章簡介1
1.1引言1
1.1.1概述1
1.1.2地震學模型5
1.2地震學與人類社會9
1.2.1地震災害與危險性9
1.2.2工程地震學和地震工程學12
1.2.3高速公路、橋梁、水壩和輸油管18
1.2.4海嘯、滑坡和土壤液化19
1.2.5地震預報(earthquakeforecasting)20
1.2.6地震預測25
1.2.7實時地震預警(real-timewarning)26
1.2.8核試驗監測和條約驗證26
延伸閱讀28
第2章地震學基本理論30
2.1引言30
2.2弦上傳播的波30
2.2.1理論基礎30
2.2.2諧波解31
2.2.3反射和透射(transmission)33
2.2.4諧波的能量35
2.2.5弦的簡正振型36
2.3應力和應變38
2.3.1簡介38
2.3.2應力38
2.3.3應力張量41
2.3.4主應力42
2.3.5優選剪切應力和斷層滑動43
2.3.6偏應力(deviatoricstress)45
2.3.7運動方程45
2.3.8應變46
2.3.9本構方程48
2.3.10邊界條件50
2.3.11應變能51
2.4地震波51
2.4.1地震波方程51
2.4.2平面波53
2.4.3球面波54
2.4.4P波和S波54
2.4.5平面波的能量58
2.5斯涅爾(Snell)定律59
2.5.1層狀介質近似59
2.5.2層狀介質中的平面波勢函數60
2.5.3入射角和視速度62
2.5.4斯涅爾定律63
2.5.5臨界角65
2.5.6SH波的斯涅爾定律65
2.5.7射線參數和慢度66
2.5.8導波(waveguide)67
2.5.9費馬原理(Fermat’sprinciple)和幾何射線理論(geometricalraytheory)68
2.5.10惠更斯原理(Huyges’principle)和散射(diffraction)69
2.6平面波反射和透射繫數72
2.6.1簡介72
2.6.2SH波的反射和透射繫數72
2.6.3反射和透射SH波的能量通量(energyflux)74
2.6.4超臨界入射的SH波74
2.6.5自由界面上的P-SV波75
2.6.6固-固和固-液界面77
2.6.7實例80
2.7面波82
2.7.1簡介82
2.7.2均勻半空間介質中的瑞利波82
2.7.3半空間之上一水平層中的勒夫波85
2.7.4勒夫波頻散86
2.8頻散89
2.8.1相速度和群速度89
2.8.2頻散信號89
2.8.3面波頻散研究91
2.8.4海嘯頻散94
2.9地球的簡正振型96
2.9.1研究目的96
2.9.2球諧模式96
2.9.3球諧函數97
2.9.4扭振振型99
2.9.5球振振型100
2.9.6簡正振型和波傳播100
2.9.7觀測簡正振型102
2.9.8簡正振型合成地震圖105
2.9.9振型衰減、分裂和耦合108
延伸閱讀109
問題110
編程112
第3章地震學和地球結構113
3.1引言113
3.2折射地震法114
3.2.1水平層114
3.2.2傾斜地層119
3.2.3深入分析120
3.2.4地殼結構122
3.2.5岩石和礦物126
3.3反射地震法127
3.3.1反射波走時曲線128
3.3.2走時的截距-慢度公式131
3.3.3多通道數據134
3.3.4共中心點疊加135
3.3.5信號增強138
3.3.6反卷積140
3.3.7偏移145
3.3.8數據處理流程149
3.4球狀地球中的地震波149
3.4.1射線路徑和走時149
3.4.2速度分布151
3.4.3走時曲線反演153
3.5體波走時研究153
3.5.1體波震相155
3.5.2地核震相158
3.5.3上地幔結構162
3.5.4下地幔結構163
3.5.5可視化體波166
3.6地球內的各向異性168
3.6.1概述168
3.6.2橫向各向同性和方位各向異性169
3.6.3礦物和岩石的各向異性171
3.6.4結構組成導致的各向異性171
3.6.5岩石圈及軟流圈各向異性172
3.6.6地幔和地核中的各向異性175
3.7衰減與滯彈性分析177
3.7.1地震波的衰減177
3.7.2幾何擴散177
3.7.3多重路徑179
3.7.4散射180
3.7.5固有衰減181
3.7.6品質因子Q182
3.7.7頻譜共振峰值184
3.7.8滯彈性引起的物理頻散185
3.7.9非彈性物理模型186
3.7.10地殼到內核的Q值187
3.8地幔和地核的組成成分188
3.8.1地球內部的密度188
3.8.2地球內部溫度193
3.8.3地幔的組成成分194
3.8.4D''的組成成分197
3.8.5地核的成分198
3.8.6地震學和行星演化198
延伸閱讀201
問題201
編程203
第4章震源理論204
4.1引言204
4.2震源機制206
4.2.1斷層幾何形狀206
4.2.2初動207
4.2.3體波輻射花樣208
4.2.4立體投影(stereographic)斷層面表示法211
4.2.5斷層幾何形狀的解析表達215
4.3波形模擬216
4.3.1基本模型216
4.3.2震源時間函數217
4.3.3體波模擬219
4.3.4面波震源機制222
4.3.5歷史和未來的地震225
4.4矩張量225
4.4.1等效體力225
4.4.2單力226
4.4.3力偶226
4.4.4雙力偶228
4.4.5地震矩張量228
4.4.6各向同性和CLVD矩張量230
4.4.7矩張量反演231
4.4.8矩張量解釋235
4.5地震大地測量學236
4.5.1測量地面形變236
4.5.2同震形變239
4.5.3大地測量學和地震學的接合241
4.5.4震間形變與地震周期242
4.6震源參數246
4.6.1震級和矩震級246
4.6.2震源譜和標定律249
4.6.3應力降和地震能量251
4.7地震統計256
4.7.1頻度-震級關繫257
4.7.2餘震260
4.7.3地震概率260
延伸閱讀264
問題265
編程267
第5章地震學與板塊構造269
5.1引言269
5.2板塊運動學271
5.2.1板塊相對運動271
5.2.2全球板塊運動275
5.2.3空間大地測量學278
5.2.4絕對板塊運動279
5.3擴張中心280
5.3.1洋脊和轉換斷層的幾何形狀281
5.3.2海洋岩石圈的演化282
5.3.3洋中脊和轉換斷層地震的產生過程286
5.4俯衝帶290
5.4.1俯衝熱模型290
5.4.2俯衝板塊中的地震295
5.4.3板塊間的海溝地震303
5.5大洋板塊內部地震與構造運動307
5.5.1大洋板塊內部地震活動性307
5.5.2海洋岩石圈的力和應力310
5.5.3地幔黏滯度約束314
5.6大陸地震與構造314
5.6.1大陸板塊邊界區域316
5.6.2地震、無震、暫時和較為形變321
5.6.3大陸板內地震324
5.7地球內部的斷層作用與形變329
5.7.1流變學330
5.7.2岩石破裂與摩擦力332
5.7.3塑性流動336
5.7.4岩石圈的強度338
5.7.5地震與岩石摩擦339
5.7.6地震與區域形變345
延伸閱讀347
問題347
編程349
第6章地震圖和信號350
6.1引言350
6.2傅裡葉分析350
6.2.1傅裡葉級數350
6.2.2傅裡葉復級數352
6.2.3傅裡葉變換352
6.2.4傅裡葉變換的性質353
6.2.5δ函數(deltafunction)354
6.3線性繫統356
6.3.1基本模型356
6.3.2卷積和反卷積358
6.3.3有限長信號360
6.3.4相關362
6.4離散時間序列及其傅裡葉變換363
6.4.1連續數據采樣364
6.4.2離散傅裡葉變換365
6.4.3離散傅裡葉變換的性質367
6.4.4快速傅裡葉變換367
6.4.5數字卷積368
6.5疊加369
6.5.1隨機誤差370
6.5.2疊加實例372
6.6地震儀和地震臺網374
6.6.1簡介374
6.6.2阻尼諧波振蕩器376
6.6.3地球噪聲377
6.6.4地震計和測震繫統377
6.6.5數字記錄382
6.6.6地震臺網類型385
6.6.7全球臺網385
6.6.8地方臺陣387
6.6.9區域臺網388
延伸閱讀390
問題390
編程391
第7章反演問題393
7.1引言393
7.2地震定位394
7.2.1理論394
7.2.2均勻介質中的地震定位396
7.2.3誤差398
7.2.4復雜幾何模型的地震定位400
7.3走時層析成像401
7.3.1理論402
7.3.2廣義逆403
7.3.3廣義逆反演方法的特性404
7.3.4方法的改進406
……

本書是一本理論基礎全面、應用方向廣泛且應用實例豐富的地震學專業書籍。本書既包括地震學的基礎理論(第1、2章）、地震學在地球探測中的應用(第3章），也包括震源機制和震源物理等方面的內容(第4章)。本書第5章討論了不同構造環境下的地震分布、震源機制以及震源物理特征；第6章討論了地震圖的基本處理方法和原理；第7章結合實例討論了地球物理反演基本原理和方法。此外，本書附錄彙總了專業所需的數學和計算方法等方面的基礎知識，以供缺乏相關基礎的讀者自學補充。本書適合作為地球物理學等專業的本科生或研究生教材，也可作為相關專業領域的科研人員的參考書籍。