如何在地震记录中区分P波、S波、Love波和Rayleigh波?

Question

我应该寻找什么特征来确定a中的每种类型的波地震记录？我应该使用什么信号处理方法(滤波器，变换等…)来确定它们?

Answer 1

在地震记录中识别不同类型的波有两种重要方法:

1. 他们的速度。这些波以不同的速度传播:纵波那么是最快的了s波,然后爱波,然后瑞利．由于地震记录是对大地位移、粒子速度或水压在过去一段时间内的测量，这意味着地震波在记录中的不同时间出现。如果我们知道或猜测它们的速度，那么我们就可以模拟到达各个站点的时间，并尝试识别不同的波阵面。这里有一个例子射击记录的(距离的)x横轴是时间t在垂直方向上)，你可以看到反射的p波和瑞利波:到达的斜率是波速的函数。一旦我们可以在某些领域(通常t- - - - - -x，f- - - - - -x,或τ- - - - - -p)，我们可以设计利用这一事实的过滤器。
2. 它们的振荡模式。这些波由不同类型的粒子运动来区分。例如，p波是纵向的，s波是横向的，瑞利波是圆形的。所以如果我们有一个传感器可以在三维中检测粒子运动，我们就可以用这种方式识别波形。在石油和天然气行业，地震反射数据是一个重要的工具，所谓的多分量(或三分量，或3C)传感器现在广泛使用;这里有一个例子．恐怕我理解不了，但我知道他们用来分解不同波形极化的方法之一是奇异值分解。

调和纵波和横波反射是当今反射地震学的重大问题之一。由于这些波可以从一种波转换为另一种波，一切都变得更加复杂。例如，当p波从弹性界面(如岩石边界)反射时，一些能量会转化为s波。此外，一些记录设备对垂直地面运动比对水平地面运动更敏感(例如单分量地震检波器)，因此我们的记录经常被强烈过滤。结果是，剥离多种波类型并不容易。

Answer 2

你可以自动检测一个事件的P波和S波，但我不知道有一种方法可以直接从地震图中自动提取瑞利波和洛夫波。

正如@kwinkunks所指出的，现实世界中的事情很复杂。理解一个事件是一个迭代的引导过程，最好通过查看来自多个站点的录音，最好是多组件的录音来完成。

我的经验是在区域尺度地震地震学中，信号振幅也是一个强大的鉴别器——快速、低振幅的P波首先到达。然后更慢，振幅更高的S波随后进入。你可以在你最初链接到的地震仪上看到这个或者你可以看到这个相关的东西一只狗的视频．

Answer 3

为了补充现有的和非常好的答案，我们可以查看地震记录:

从(http://www.bgs.ac.uk/discoveringGeology/hazards/earthquakes/images/dia_seismogram.jpg）

如你所见，我们知道纵波(纵波)通常会在横波(横波)之前到达。而且，一般来说，s波会比反应强烈得多的体波先到达。为了区分哪个波是哪个波，我们使用一个三向地震仪，它将记录三种不同的地震图:径向、南北和东西。注意，所有这些方向都相互垂直。你所分析的特定波的特征波动会对每个不同方向的地震仪造成或强或弱的扰动，这取决于波是如何到达的。例如，如果横波到达地震仪的正下方，由于波的运动，横波在东西方向和南北方向的地震图上表现得最多，而在径向方向的地震图上表现得较少，因为径向方向没有引起形变。

可以这么说，地震学家使用了很多因素和“技巧”来区分这些波。成为这方面的高手需要花费数年的时间，而且做得好还能带来丰厚的薪水。