Sóng địa chấn: Sóng sơ cấp, thứ cấp và sóng bề mặt

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về sóng địa chấn sơ cấp, thứ cấp và bề mặt.

Chuyển động sóng là một chuyển động quen thuộc được quan sát bởi chúng tôi. Khi một hòn đá được ném xuống một hồ bơi, mặt nước bị xáo trộn, nơi những hòn đá va vào và những gợn sóng di chuyển ra ngoài từ điểm xáo trộn. Đoàn sóng này được tạo ra bởi sự chuyển động của các hạt nước trong vùng lân cận của các gợn sóng.

Tuy nhiên, nước không thực sự chảy theo hướng mà các gợn sóng di chuyển. Ví dụ, một nút chai được đặt trên bề mặt sẽ nhấp nhô lên xuống nhưng sẽ không di chuyển khỏi vị trí ban đầu. Sự xáo trộn được truyền liên tục bởi các chuyển động qua lại ngắn ngủi của các hạt nước, tạo ra chuyển động cho các hạt phía trước.

Theo cách này, sóng nước mang năng lượng từ bề mặt bị vỡ, nơi đá bị rơi xuống mép hồ nơi chúng bị vỡ mạnh. Chuyển động động đất khá giống nhau. Sự rung chuyển mà chúng ta trải nghiệm là sự rung động của những tảng đá đàn hồi bởi năng lượng trong sóng địa chấn.

Khi một cơ thể đàn hồi, chẳng hạn như một hòn đá bị đánh bằng một cú đánh, hai loại sóng đàn hồi được tạo ra và những sóng này truyền ra khỏi nguồn. Loại sóng đầu tiên hoàn toàn giống nhau về tính chất vật lý của nó như sóng âm thanh.

Các sóng âm thanh được truyền bằng cách nén xen kẽ (đẩy) và giãn (kéo) trên không khí. Vì chất lỏng và đá, giống như khí có thể bị nén, cùng loại sóng truyền qua các vùng nước như đại dương và hồ và xuyên qua trái đất rắn.

Trong trận động đất, sóng thuộc loại này được truyền ra ngoài với tốc độ bằng nhau theo mọi hướng từ đứt gãy, xen kẽ nén và làm giãn đá qua đó chúng di chuyển. Các hạt của đá di chuyển tiến và lùi theo hướng lan truyền của các sóng này - tức là các hạt di chuyển vuông góc với mặt sóng.

Sự dịch chuyển về phía trước và phía sau là biên độ sóng. Trong địa chấn, loại sóng này được gọi là sóng P hoặc sóng áp lực hoặc sóng sơ cấp hoặc sóng dọc. Sóng P là sóng cơ thể nhanh, đi xuyên qua bên trong trái đất và đến đầu tiên tại trạm ghi âm.

Sóng này có thể đi qua chất lỏng hoặc khí; trong đá rắn, nó có vận tốc lớn hơn ở độ sâu lớn hơn nơi đá có tính đàn hồi cao hơn. Vì lý do này, nó có thể di chuyển nhanh hơn qua các lưu vực đại dương hơn là qua các khối lục địa. Tốc độ của sóng P là từ 5, 5 đến 13, 8 km mỗi giây.

Không giống như không khí có thể nén nhưng không bị cắt, các vật liệu đàn hồi cho phép một loại sóng thứ hai lan truyền, đó là kéo và xoắn vật liệu. Khi được tạo ra bởi một trận động đất, sóng này được gọi là sóng S hoặc sóng thứ cấp hoặc sóng biến dạng hoặc sóng ngang. Hành vi của đá trong quá trình truyền sóng S hoàn toàn khác với hành vi của nó trong quá trình truyền sóng P.

Điều này là do sóng S liên quan đến sự cắt thay vì nén và sóng S di chuyển các hạt của đá ngang theo hướng truyền. Do sóng S, các chuyển động của đá có thể nằm trong mặt phẳng thẳng đứng hoặc nằm ngang và các sóng này tương tự như các chuyển động ngang trong sóng ánh sáng.

Chất rắn, chất lỏng và chất khí chống lại sự thay đổi về thể tích khi bị nén và sẽ co giãn trở lại sau khi lực được loại bỏ. Do đó, sóng P là sóng nén có thể truyền qua tất cả các vật liệu này.

Ngược lại, Sóng S lắc các hạt ở góc phải theo hướng di chuyển của chúng. Không giống như sóng P, tạm thời thay đổi âm lượng của vật liệu can thiệp bằng cách xen kẽ và mở rộng nó, sóng S tạm thời thay đổi hình dạng của vật liệu truyền chúng.

Vì chất lỏng (chất khí và chất lỏng) không phản ứng đàn hồi với những thay đổi về hình dạng, chúng sẽ không truyền sóng S. Sự tương phản rõ nét này trong các tính chất của sóng P và S có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của các vùng chất lỏng sâu trong lòng đất.

Sóng S là sóng cơ thể chậm hơn sóng P. Đi qua nội địa của trái đất, đây là lần thứ hai đến trạm thu âm. Sóng này có tốc độ 3, 2 đến 7, 3 km mỗi giây. (Tác động kết hợp của sóng P và S xảy ra trong trận động đất tạo ra những hiệu ứng như vậy mà không có trong hành vi vật lý của âm thanh hoặc ánh sáng.

Một loại sóng thứ ba được hình thành bởi trận động đất là sóng L hoặc sóng dài hoặc sóng bề mặt. Những con sóng này là những con sóng phức tạp, tội lỗi, không bị cản trở, đi dọc theo bề mặt trái đất. Khi sóng bề mặt di chuyển dọc theo mặt đất, chúng làm cho mặt đất và bất cứ thứ gì nằm trên nó di chuyển, giống như những cơn sóng đại dương quật ngã một con tàu.

Ngoài chuyển động lên xuống của họ. Sóng bề mặt cũng có chuyển động hai bên trong mặt phẳng ngang. Chuyển động sau này đặc biệt gây hại cho nền móng của các cấu trúc. Sóng này có thể có đủ năng lượng để đi nhiều lần trên trái đất. Vận tốc của sóng bề mặt là 4 đến 4, 4 km mỗi giây thay đổi theo mật độ của đá.

Sơ đồ cho thấy sự khác biệt về thời gian sóng P, S và L đến tại địa chấn B.

Vận tốc của sóng P và S:

Vận tốc của sóng P phụ thuộc vào cả mô đun khối và mô đun cắt của đá. Điều này là do sóng P liên quan đến cả nén môi trường và cắt.

Tốc độ sóng P được cho bởi,

Tốc độ khác nhau của sóng P và S có thể được sử dụng để xác định vị trí trọng tâm F của trận động đất. Do sóng S truyền đi chậm hơn sóng P, nên sự khác biệt về thời gian đến giữa sóng P và S tỷ lệ thuận với khoảng cách từ trạm mà trận động đất xảy ra. Điểm tại đó các rung động bắt nguồn là tiêu điểm và điểm trên bề mặt trực tiếp phía trên là tâm chấn.