Elastic Wave Propagation and Generation in Seismology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Jose Pujol

出品人:

页数:462

译者:

出版时间:2003-07-14

价格:USD 160.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521817301

丛书系列:

图书标签:

• 地震学
• 弹性波
• 波传播
• 地震波
• 地球物理学
• 数值模拟
• 地震勘探
• 地壳结构
• 地震学方法
• 波动方程

书名：弹性波传播与地震学 书籍简介 本书深入探讨了弹性波在地球介质中的传播规律及其在地震学中的关键应用。我们将从最基础的物理原理出发，逐步构建理解复杂地壳结构和地震现象的理论框架。 第一部分：弹性波的基本理论 本部分将详细阐述弹性波的生成机制和传播特性。我们将首先回顾经典的弹性力学理论，介绍应力、应变的概念，以及它们与材料性质（如杨氏模量、泊松比、剪切模量、密度）之间的关系。在此基础上，我们将推导出一维、二维和三维弹性介质中的波动方程，重点关注P波（纵波）和S波（横波）的传播速度、振幅衰减以及它们在不同介质界面上的反射和折射规律。 波动方程的推导与解： 我们将从牛顿第二定律和胡克定律出发，构建弹性介质中的运动方程，并推导出用于描述P波和S波传播的二维和三维波动方程。我们会讨论这些方程的解析解，并引入傅里叶变换等数学工具来分析波的频率域特性。 P波与S波的性质： 详细分析P波和S波的粒子运动方向、传播速度差异及其与介质物理参数的关系。理解为何P波传播速度快于S波，以及这一特性在地震波形分析中的意义。 波的反射与折射（斯涅尔定律）： 当弹性波遇到不同物理性质的介质界面时，会发生反射和折射。我们将深入探讨Snell定律如何描述波的传播方向变化，并分析不同入射角下反射系数和透射系数的变化，这对于理解地震波在地球内部的路径至关重要。 波的能量与动量守恒： 探讨弹性波在传播过程中的能量衰减机制，例如吸收和散射，以及这些因素如何影响我们观测到的地震信号。 第二部分：地震波的生成与接收 本部分将聚焦于地震波的实际产生机制以及我们如何通过地震仪观测到它们。我们将从地震破裂的物理过程入手，解释地震能量如何以弹性波的形式向外传播。 地震的起源： 介绍板块构造理论，以及断层滑移和岩石破裂是地震发生的主要原因。我们将讨论地震矩的概念，它反映了地震的能量大小和断层的大小、滑移量。 地震波的震源过程： 深入研究地震断层的破裂过程，包括破裂的起始、传播和终止。我们将引入“等效点源”模型来简化分析，并讨论不同震源模型（如等效力偶模型）如何解释地震波的辐射特性。 地震仪原理与类型： 介绍地震仪（Seismograph）的基本工作原理，即利用惯性原理记录地面运动。我们将讨论不同类型的地震仪，包括短周期、宽频带地震仪，以及它们在记录不同频段地震波中的作用。 地震波的传播路径： 阐述地震波在地球内部的传播路径，包括直达波、反射波、折射波和绕射波。我们将展示地震波走时表（Travel-time curves）的构建原理，以及它们如何用于确定地震的震源时间和位置。 第三部分：弹性波在地震成像中的应用 弹性波是地球科学家探测地球内部结构最强大的工具。本部分将介绍如何利用地震波数据来构建地球的内部三维模型。 地震层析成像（Seismic Tomography）： 详细讲解地震层析成像的基本原理，即利用大量地震波走时数据，通过反演技术来推断地球内部的速度结构变化。我们将讨论正演和反演过程，以及不同的层析成像算法。 地震反射成像（Seismic Reflection Imaging）： 侧重于利用地震波在介质界面上的反射来描绘地层的界面和构造。我们将介绍反射地震勘探的技术，包括地震数据采集、处理和解释，以及如何利用反射波形来识别断层、褶皱和沉积盆地。 速度模型的构建与解释： 如何根据地震波的速度信息来推断地球内部岩石的组成、温度和压力状态。我们将展示如何构建不同尺度上的地球速度模型，从地壳到地幔。 全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）： 介绍更先进的地震成像技术，即利用地震波的完整波形信息来反演介质的物性参数，能够提供更高分辨率的地质模型。 第四部分：弹性波与地震灾害 弹性波的传播不仅揭示了地球的奥秘，也直接关系到地震灾害的评估和减缓。 地震动（Ground Motion）： 分析地震波到达地表时引起的地面运动，包括加速度、速度和位移。我们将讨论地震动的影响因素，如震级、震源深度、传播距离以及场地效应。 场地效应（Site Effects）： 阐述当地震波传播到不同地质构造的地表时，由于局部地层和地形的影响，可能导致地震动被放大或改变。我们将讨论软土场地、盆地效应等对地震动的影响。 地震危险性评估（Seismic Hazard Assessment）： 如何利用地震波传播的理论和观测数据，来评估特定区域在未来发生地震的可能性以及可能产生的地震动强度。 地震预警（Earthquake Early Warning）： 介绍地震预警的基本原理，即利用地震波（尤其是P波）的快速传播来在破坏性的S波到达之前，为人们提供短暂的预警时间。 本书旨在为读者提供一个系统而深入的弹性波理论和地震学应用的学习路径，无论您是地球物理学、地质学、地震学领域的学生、研究人员，还是对地球内部运作感兴趣的读者，都能从中受益。我们将通过严谨的数学推导、清晰的物理图像和丰富的实例，帮助您理解弹性波在揭示地球秘密过程中的核心作用。

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这本书的参考文献和附录部分，简直可以称得上是一座小型图书馆了。我尤其欣赏作者在引用文献时所采用的那种交叉引证的策略。每当引入一个相对较新的概念或方法时，作者总会巧妙地回溯到奠基性的经典文献，同时又不忘指出当前研究的前沿方向。这种纵深感和广度兼备的引用体系，极大地拓宽了我的知识边界。我发现自己不再是孤立地学习书本上的知识点，而是被系统地引导进入了整个地球物理波动研究的学术脉络之中。更让我惊喜的是，书中提供的许多辅助材料的链接（虽然我还没有完全去下载研究）都清晰地标注了来源和目的，这种开放和透明的态度，对于希望深入研究的科研工作者来说，提供了巨大的便利。它不仅仅是一本教材，更像是一张通往更深层次知识网络的导航图。

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从行文的逻辑连贯性来看，这本书展现出了一种近乎于数学证明般的严密性。章节之间的过渡几乎没有生硬的跳跃感，每一个概念的引入都像是前一个概念的自然延伸和深化。特别是涉及到数值模拟的章节，作者在介绍有限差分法和有限元法时，对时间步长和空间网格的稳定性条件的讨论，那种层层递进、步步为营的论证过程，让人感到非常踏实。我注意到，作者在解释复杂算法时，会先用文字描述其物理含义，接着给出离散化后的方程组，最后才开始深入探讨收敛性，这种“先感性认识，后理性把握”的结构，极大地降低了理解复杂计算方法的门槛。很少有教材能将理论的严谨与实践的可操作性结合得如此完美无瑕，让人在掌握“是什么”的同时，也明白了“如何做”。

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我花了相当长的时间来消化这本书的前三章，最让我印象深刻的是它在建立基本物理图像时的那种严谨而不失生动的叙述方式。作者似乎非常清楚初学者在面对波动方程组时的困惑点，总能在关键的数学推导之前，用非常直观的类比来铺垫概念。比如，在讲解P波和S波的耦合效应时，它并没有直接跳入复杂的张量分析，而是先用一个精妙的二维模型展示了质点振动方向与波传播方向之间的几何关系，这个“可视化”的步骤对于理解后续的偏微分方程求解至关重要。我以前看过的几本教材，往往是公式堆砌，读者需要自己去脑补物理意义，但这本书的处理方式则像是为读者配备了一个高质量的“心灵透镜”，让抽象的力学过程变得触手可及。这种教学法的巧妙平衡，使得阅读体验远超我的预期，仿佛有一位经验丰富的教授在你耳边细细讲解，而不是冷冰冰的文字记录。

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我试着在我的一个小型课题中应用了书中提到的一种边界条件处理技术，结果令人振奋。这本书的价值，绝不仅仅停留在理论阐述的层面，它实实在在地为解决实际工程问题提供了可操作的工具箱。书中对于波场快照的展示和解释，其细节丰富程度远超我预期的学术标准。那些通过特定算例生成的波场图，不仅清晰地展示了能量的传播路径，连同介质界面处的反射和折射特性都一览无余。这让我意识到，作者在撰写过程中，投入了大量的精力去验证和可视化这些复杂的数学结果。对于那些期望将理论应用于地球物理勘探或地震灾害模拟的工程师和高级学生而言，这本书无疑是一个宝藏，因为它提供了从基础原理到高级应用的全景图，填补了我在跨领域知识整合上的空白。

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这本书的装帧设计实在令人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调搭配烫金的书名，散发出一种经典而又专业的学术气息。初次捧起它，就能感受到纸张的厚重质感，这对于一本内容如此硬核的专业著作来说，无疑是一种品质的保证。我特别喜欢扉页上那句引言的排版方式，既不张扬又不失庄重，让人立刻进入到严肃的学习状态中。内页的字体选择和行距也经过了精心的考量，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻了不少，这对于需要啃下大量复杂公式和图表的读者来说，是极其重要的细节。作者在版式设计上的匠心独运，使得原本枯燥的理论学习过程，在视觉上得到了一种极大的抚慰。可以说，这本书从物理外观上就成功地建立起了一种权威感和信赖感，让人有强烈的冲动想立刻翻开学习其中的奥秘。就连书脊的结构都处理得非常结实，即使经常查阅和翻动，也完全不用担心散页的问题，这种对细节的关注，体现了出版方对学术著作应有的尊重。

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