Seismische golven: primaire golven, secundaire golven en oppervlaktegolven

Na het lezen van dit artikel leert u over primaire, secundaire en oppervlakteseismische golven.

Golfbeweging is een bekende beweging die door ons wordt waargenomen. Wanneer een steen in een plas wordt geworpen, wordt het wateroppervlak verstoord waar de steen inslaat en de rimpelingen naar buiten bewegen vanaf het punt van verstoring. Deze golftrein wordt geproduceerd door beweging van de waterdeeltjes in de buurt van de rimpelingen.

Het water stroomt echter niet echt in de richting waarin de rimpelingen bewegen. Een kurk die op het oppervlak wordt geplaatst, dobbert bijvoorbeeld op en neer, maar zal niet weggaan van zijn oorspronkelijke positie. De verstoring wordt continu doorgegeven door de korte heen en weer gaande bewegingen van waterdeeltjes, die beweging voortbrengen naar deeltjes verderop.

Op deze manier dragen de watergolven energie van het gebroken oppervlak, waar de steen is gevallen, naar de rand van het zwembad waar ze met kracht breken. Aardbeving bewegingen zijn vrij analoog. Het schudden dat we ervaren is de vibratie van de elastische rotsen door de energie in seismische golven.

Wanneer een elastisch lichaam, zoals een rots met een klap wordt geraakt, worden twee soorten elastische golven geproduceerd en deze golven komen uit de bron. Het eerste type golf is precies hetzelfde in zijn fysieke eigenschappen als een geluidsgolf.

De geluidsgolven worden overgedragen door afwisselende compressies (duwt) en dilataties (trekt) aan de lucht. Omdat vloeistoffen en stenen, zoals gassen, kunnen worden samengeperst, reist hetzelfde type golf door wateren zoals oceanen en meren en door de vaste aarde.

Bij aardbevingen worden golven van dit type met gelijke snelheid in alle richtingen vanaf de breuk naar buiten doorgelaten, waarbij ze afwisselend de rots, waardoorheen ze reizen, comprimeert en dilateert. De deeltjes van de rots bewegen vooruit en achteruit in de voortplantingsrichting van deze golven - dwz de deeltjes bewegen loodrecht op het golffront.

De verplaatsing naar voren en naar achteren is de golfamplitude. In seismologie wordt dit type golf een P-golf of drukgolf of primaire golf of longitudinale golf genoemd. De P-golf is een snelle lichaamsgolf die door het binnenste van de aarde reist en als eerste aankomt bij het opnamestation.

Deze golf kan door vloeistof of gas gaan; in massief gesteente heeft het een grotere snelheid op grotere diepte waar de rotsen elastischer zijn. Om deze reden kan het sneller door de oceaanbassins reizen dan door de continentale massa's. De snelheid van de P-golf is van 5, 5 tot 13, 8 kilometer per seconde.

In tegenstelling tot lucht die gecomprimeerd maar niet gescheurd kan worden, laten elastische materialen een tweede type golf door, dat het materiaal scheert en verdraait. Wanneer deze door een aardbeving wordt geproduceerd, wordt deze golf een S-golf of secundaire golf of schuifgolf of transversale golf genoemd. Het gedrag van de rots tijdens het passeren van de S-golf verschilt nogal van zijn gedrag tijdens het passeren van P-golven.

Dit komt omdat de S-golven eerder afschuiving dan compressie vereisen en de S-golven de deeltjes van de steen dwars op de voortplantingsrichting verplaatsen. Vanwege de S-golf kunnen de bewegingen van de rotsen zich in een verticaal of horizontaal vlak bevinden en deze golven zijn vergelijkbaar met de transversale bewegingen in lichtgolven.

Vaste stoffen, vloeistoffen en gassen weerstaan ​​een verandering in volume wanneer ze worden samengedrukt en zullen elastisch terugveren zodra de kracht is weggenomen. Daarom kunnen P-golven die drukgolven zijn door al deze materialen reizen.

Omgekeerd, S-golven schudden de deeltjes loodrecht op hun rijrichting. In tegenstelling tot P-golven, die tijdelijk het volume van het tussenliggende materiaal veranderen door het afwisselend te comprimeren en uit te breiden, veranderen S-golven tijdelijk de vorm van het materiaal dat ze verzendt.

Omdat vloeistoffen (gassen en vloeistoffen) niet elastisch reageren op veranderingen in vorm, zullen ze geen S-golven overbrengen. Dit scherpe contrast in de eigenschappen van P- en S-golven kan worden gebruikt om de aanwezigheid van vloeistofzones diep in de aarde te detecteren.

De S-golf is een langzamere lichaamsgolf dan de P-golf. Reizend door het binnenste van de aarde, is het de tweede die aankomt bij het opnamestation. Deze golf heeft een snelheid van 3, 2 tot 7, 3 kilometer per seconde. (De gecombineerde actie van P- en S-golven die optreden bij aardbevingen produceert zulke effecten die afwezig zijn in het fysieke gedrag van geluid of licht.

Een derde type golf gevormd door een aardbeving is de L-golf of lange golf of oppervlaktegolf. Deze golven zijn complexe, golvende golven die zich voortbewegen langs het aardoppervlak. Terwijl oppervlaktegolven over de grond reizen, veroorzaken ze dat de grond en alles wat erop rust, bewegen, net zoals de oceaan een schip opzwelt.

In aanvulling op hun op en neer beweging. Oppervlaktegolven hebben ook een zijdelingse beweging in een horizontaal vlak. Deze laatste beweging is vooral schadelijk voor de fundamenten van structuren. Deze golf kan genoeg energie hebben om meer dan eens rond de aarde te gaan. De snelheid van de oppervlaktegolf is 4 tot 4, 4 kilometer per seconde, afhankelijk van de dichtheid van het gesteente.

Diagram dat het verschil toont in de aankomsttijden van P-, S- en L-golven bij een seismograaf B.

Snelheden van P en S golven:

De snelheid van P-golven hangt af van zowel de massamodulus als de afschuifmodulus van het gesteente. Dit komt omdat P-golven zowel compressie van het medium als afschuiving omvatten.

De P-golfsnelheid wordt gegeven door,

De verschillende snelheden van P- en S-golven kunnen worden gebruikt om de focus F van een aardbeving te lokaliseren. Aangezien de S-golf langzamer reist dan de P-golf, is het verschil in aankomsttijden tussen de P- en S-golven evenredig met de afstand vanaf het station dat de aardbeving heeft plaatsgevonden. Het punt waarop de trillingen ontstaan ​​is de focus en het punt op het oppervlak direct daarboven is het epicentrum.