Общая характеристика. Подробно рассматривается арсенал основных сейсмологических методов исследования внутреннего строения Земли, особенностей их применения к различным оболочкам, обсуждается сейсмическая модель Земли. Студенты имеют возможность приобрести навык решения основных задач структурной сейсмологии, получить сведения об особенностях строения основных оболочек твердой Земли.

Содержание спецкурса:

Сейсмические лучи в вертикально-неоднородной среде. Лучевое приближение. Уравнение сейсмического луча, кривизна луча, условие существования годографа. Формулы соответствия для полупространства и шара. Уравнение годографа для поверхностного источника. Формула Бендорфа.

Сейсмически годографы (прямая кинематическая задача сейсмологии). Уравнение годографа для поверхностного источника при гладкой зависимости скорости сейсмических волн от глубины. Каустика, петля годографа. Годограф при наличии скачков скорости, годограф отраженной волны. Годограф при наличии волновода. Годограф для глубинного источника.

Обращение годографа (обратная кинематическая задача сейсмологии). Метод Герглотца-Вихерта, условия применимости формулы Герглотца-Вихерта. Погрешность и устойчивость метода Герглотца-Вихерта. Применение метода при наличии петли годографа. Проблема обращения годографа при наличии волновода. Ограничения на параметры волновода и скоростной разрез ниже волновода. Проблема обращения годографа для глубинного источника. Ограничения метода Герглотца-Вихерта. Метод Гутенберга.

Отражение и преломление плоских объемных волн на границе. Отражение волн P и S от свободной поверхности полупространства, коэффициенты отражения. Обменные волны, неоднородные волны.

Поверхностные волны в слоистых средах. Волна Рэлея в однородном полупространстве: интерференционная природа, скорость, поляризация. Слой на упругом полупространстве: дисперсия волны Рэлея (дисперсионное уравнение, дисперсионные кривые). Волна Лява, ее интерференционная природа, дисперсия. Физическая природа дисперсии поверхностных волн в Земле. Распространение возмущений в диспергирующих средах: фазовая и групповая скорости, волновой цуг, фаза Эйри.

Собственные колебания Земли (СКЗ). Принцип использования СКЗ для изучения внутреннего строения Земли. Природа и учет массовых сил, сейсмогравитационные колебания. Система уравнений СКЗ. Граничные условия. Принцип решения уравнений СКЗ. Крутильные и сфероидальные колебания, тона и обертона. Радиальные зависимости амплитуд СКЗ.

Преимущества и недостатки основных сейсмологических методов исследования внутреннего строения Земли (объемных волн, поверхностных волн, собственных колебаний Земли).

Методические приемы и системы наблюдений для оценки структуры верхних частей Земли. Особенности применения сейсмологических методов в слоистых средах. Природа головных волн, метод преломленных волн (МПВ). Нагоняющие и встречные годографы. Метод отраженных волн (МОВ). Использование поверхностных волн в задачах оценки структуры слоистых сред. Достоинства и недостатки МПВ и МОВ. Глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ), сверхдлинные сейсмические профили.

Строение земной коры. Граница Мохоровичича. Границы внутри коры. Континентальная кора. Корни гор. Земная кора океанов. Региональные особенности строения земной коры.

Мантия Земли. Особенности применения сейсмологических методов для исследования мантии Земли. Разрывы и петли годографа. Проблема идентификации сейсмических фаз, сейсмические группы. Скоростной разрез мантии Земли, верхняя и нижняя мантия.

Ядро Земли. Обнаружение, параметры и особенности строения ядра Земли. Внутреннее ядро Земли. Классификация и обозначения сейсмических волн.

Современные модели Земли. Принципы построения, преимущества и недостатки современных сейсмических моделей Земли.

Сейсмическая томография. Принцип и исходные данные. Томографические модели Земли.

Литература:
1. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. М.: Мир, 1983// Т.1,2/ Гл. 5,7,9,12.
2. Буллен К. Введение в теоретическую сейсмологию. М.:Мир,1966.
3. Джеффрис Г. Земля, ее происхождение, история и строение. М.: ИЛ,1960. 484 с.
4. Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. М. :Наука, 1983.// Гл. 1,3.
5. Магницкий В. А. Внутреннее строение и физика Земли. М. :Недра, 1965.// Гл. 4,6.
6. Пузырев Н. Н. Методы и объекты сейсмических исследований. Новосибирск, 1997.
7. Саваренский Е. Ф. Сейсмические волны. М. :Недра, 1972.
8. Саваренский Е. Ф., Кирнос Д.П. Элементы сейсмологии и сейсмометрии. Техтеориздат, 1955.
9. Собственные колебания Земли. М. :Мир, 1964./ Ред. В. Н. Жарков.