地震波的波导效应

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在特殊的地质条件下，例如在煤田地震勘探工作中，如果在低速薄煤层(其围岩高速)中激发地震波，则会在煤层的顶、底面反射，当入射角α大于临界角时，由于煤层顶、底面都是反射系数很大的界面，因而地震波能量会大部分被反射回煤层里，这种能量主要被局限在低速层内而不向围岩散发的现象被称为地震波的波导效应，这个低速层如同一个波导层。

地震波的波导效应被某些国家如德国、英国等于1963年以来应用于煤田勘探，发展了所谓的同层地震勘探技术即槽波技术。由于煤层的纵波速度一般在1200m/s，而其围岩的速度可高达3000m/s～4000m/s，因而煤层好像波导层。许多实验表明，由煤层传播的槽波主要是拉夫型面波和瑞利型面波。前者的质点运动和煤层平行并垂直于射线方向，后者则在垂直于煤层和波前的平面内运动，这种槽波在煤层内具有很强的能量，而在邻近的围岩内振幅随离开煤层的距离而成指数迅速衰减，且频率越高衰减越快，并有波散现象。

所以，在煤矿的巷道内，如果沿着煤层进行激发，而在对面一侧或旁侧布置观测装置，通常前者能接收到较强的直达槽波;当激发点和接收点之间存在着断距大于煤层厚度的断层时，直达槽波遇到断层后，其透射能量会很快消失;而当激发点和接收点位于相同侧时，则可以接收到断层面的反射波，无论哪一种情况，都可以用槽波来研究断层，如图1-22所示。

图1-22 槽波勘探示意图

极震区的人在感到大的晃动之前，有时首先感到上下跳动。这是因为地震波从地内向地面传来，纵波首先到达的缘故。横波接着产生大振幅的水平方向的晃动，是造成地震灾害的主要原因。1960年智利大地震时，最大的晃动持续了3分钟。地震造成的灾害首先是破坏房屋和建筑物，如1976年中国河北唐山地震中，70%～80%的建筑物倒塌，人员伤亡惨重。　地震对自然界景观也有很大影响。最主要的后果是地面出现断层和地震裂缝。大地震的地表断层常绵延几十至几百千米，往往具有较明显的垂直错距和水平错距，能反映出震源处的构造变动特征（见浓尾大地震，旧金山大地震）。但并不是所有的地表断裂都直接与震源的运动相联系，它们也可能是由于地震波造成的次生影响。特别是地表沉积层较厚的地区，坡地边缘、河岸和道路两旁常出现地裂缝，这往往是由于地形因素，在一侧没有依托的条件下晃动使表土松垮和崩裂。地震的晃动使表土下沉，浅层的地下水受挤压会沿地裂缝上升至地表，形成喷沙冒水现象。大地震能使局部地形改观，或隆起，或沉降。使城乡道路坼裂、铁轨扭曲、桥梁折断。在现代化城市中，由于地下管道破裂和电缆被切断造成停水、停电和通讯受阻。煤气、有毒气体和放射性物质泄漏可导致火灾和毒物、放射性污染等次生灾害。在山区，地震还能引起山崩和滑坡，常造成掩埋村镇的惨剧。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成地震湖。1923年日本关东大地震时，神奈川县发生泥石流，顺山谷下滑，远达5千米

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