Seismiske bølger: Primær, sekundær og overflatebølger

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om primære, sekundære og overflate seismiske bølger.

Bølge bevegelse er en kjent bevegelse observert av oss. Når en stein kastes i et basseng, blir vannoverflaten forstyrret der steinen treffer og krusninger beveger seg utover fra forstyrrelsestemperaturen. Dette bølgetog produseres ved bevegelse av vannpartiklene i nærheten av krusninger.

Vannet strømmer imidlertid ikke egentlig i retningen der krusningen beveger seg. For eksempel vil en kork plassert på overflaten bob opp og ned, men vil ikke bevege seg bort fra sin opprinnelige posisjon. Forstyrrelsen overføres kontinuerlig ved korte og fremre bevegelser av vannpartikler, noe som gir bevegelse til partikler videre fremover.

På denne måten bærer vannbølgene energi fra den ødelagte overflaten, der steinen ble tapt, til kanten av bassenget hvor de bryter kraftig. Jordskjelv-bevegelser er ganske analoge. Den risting vi opplever er vibrasjonene av de elastiske bergarter av energien i seismiske bølger.

Når en elastisk kropp, som en stein, rammes av et slag, produseres to typer elastiske bølger, og disse bølgene beveger seg ut fra kilden. Den første typen bølge er nøyaktig den samme i sine fysiske egenskaper som lydbølge.

Lydbølgene overføres ved hjelp av alternative kompressjoner (pushes) og dilatasjoner (trekker) i luften. Siden væsker og bergarter, som gasser kan komprimeres, beveger den samme typen bølge gjennom vannkilder som hav og vann og gjennom den faste jorden.

Ved jordskjelv blir bølger av denne typen overført med samme hastighet i alle retninger fra feilbrudd, vekselvis komprimering og utvidelse av fjellet gjennom hvilken de reiser. Partiklene av fjellet beveger seg frem og tilbake i retning av forplantning av disse bølgene - dvs. partiklene beveger seg vinkelrett på bølgefronten.

Forflytningen fremover og bakover er bølgeamplituden. I seismologi kalles denne typen bølge en P-bølge eller trykkbølge eller primærbølge eller langsgående bølge. P-bølgen er en rask kroppsbølge som beveger seg gjennom det indre av jorden og kommer først til opptaksstasjonen.

Denne bølgen kan gå gjennom væske eller gass; i solid rock har den større hastighet på større dybde hvor klippene er mer elastiske. Av denne grunn kan den reise raskere gjennom havbassenger enn gjennom de kontinentale massene. Hastigheten til P-bølgen er fra 5, 5 til 13, 8 kilometer per sekund.

I motsetning til luft som kan komprimeres men ikke skjæres, tillater elastiske materialer en annen type bølge for å formere seg, som skjærer og vrider materialet. Når det produseres ved et jordskjelv, kalles denne bølgen en S-bølge- eller sekundærbølge- eller skjærbølge eller Tverrbølge. Bevegelsen av fjellet under passasjen av S-bølge er ganske forskjellig fra dens oppførsel under passeringen av P-bølger.

Dette skyldes at S-bølgene involverer skjær fremfor komprimering, og S-bølgene beveger partiklene av fjellet på tvers av retningen av forplantning. På grunn av S-bølgen kan rockbevegelsene være i et vertikalt eller horisontalt plan, og disse bølgene ligner de tverrgående bevegelsene i lysbølger.

Faste stoffer, væsker og gasser motstår volumendring når de komprimeres og vil elastisk fjæres når kraften er fjernet. Derfor kan P-bølger som er kompresjonsbølger bevege seg gjennom alle disse materialene.

Omvendt, S-bølger rist partiklene i rette vinkler mot deres kjøreretning. I motsetning til P-bølger, som midlertidig endrer volumet av det mellomliggende materialet ved vekselvis å komprimere og utvide det, endrer S-bølger midlertidig formen på materialet som overfører dem.

Siden væsker (gasser og væsker) ikke reagerer elastisk på forandringer i form, vil de ikke overføre S-bølger. Denne skarpe kontrast i egenskapene til P- og S-bølger kan brukes til å oppdage tilstedeværelsen av væskesoner dypt i jorden.

S-bølgen er en langsommere kroppsbølge enn P-bølgen. Reiser gjennom det indre av jorden, er det det andre som kommer til opptaksstasjonen. Denne bølgen har en hastighet på 3, 2 til 7, 3 kilometer per sekund. (Den kombinerte virkningen av P- og S-bølger som oppstår i jordskjelv produserer slike effekter som er fraværende i den fysiske oppførelsen av enten lyd eller lys.

En tredje type bølge dannet av jordskjelv er L-bølgen eller den lange bølgen eller overflatebølgen. Disse bølgene er komplekse, sinuøse, bølgende bølger som beveger seg langs jordens overflate. Som overflatebølger beveger seg langs bakken, forårsaker de bakken og alt hviler på den for å bevege seg, akkurat som havet svulmer kaste et skip.

I tillegg til opp og ned bevegelse. Overflatebølger har også en side-til-side bevegelse i et horisontalt plan. Denne sistnevnte bevegelsen er spesielt skadelig for grunnlaget for strukturer. Denne bølgen kan ha nok energi til å gå mer enn en gang rundt jorden. Hastigheten til overflaten bølgen er 4 til 4, 4 kilometer per sekund varierende med tettheten av fjellet.

Diagram som viser forskjellen i ankomsttidspunktet for P, S og L-bølger ved en seismografisk B.

Velocities of P og S Waves:

Hastigheten av P-bølger avhenger av både massemodulen og skjærmodulen til fjellet. Dette skyldes at P-bølger involverer både komprimering av mediet og skjæringen.

P-bølgehastigheten er gitt av,

De forskjellige hastighetene til P og S-bølger kan brukes til å lokalisere fokuset F av et jordskjelv. Siden S-bølgen beveger seg langsommere enn P-bølgen, er forskjellen i ankomsttider mellom P- og S-bølgene proporsjonal med avstanden fra stasjonen som jordskjelvet oppstod. Poenget der vibrasjonene kommer fra er fokus og punktet på overflaten rett over er epicenteret.