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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