地震波 地震波是地震发生时，从震源向四面八方传播的弹性波，是地球物理学中探测地球内部结构最核心的工具。 第一步：地震波的产生与基本类型 当地壳或地幔中的岩石在构造应力下突然破裂或错动时（即发生地震），会释放巨大的能量。这部分能量以波动（弹性振动）的形式，通过地球介质（岩石）向外传播，这就是地震波。根据波的传播方式和质点振动方向，地震波主要分为两大类： 体波 ：能在地球内部三维空间中传播的波，包括： 纵波（P波） ：传播方向与质点的振动方向一致。像弹簧的疏密变化一样，使介质发生压缩和拉伸。可以在固体、液体和气体中传播，速度最快，总是最先被地震仪记录到。 横波（S波） ：传播方向与质点的振动方向垂直。像抖动绳子产生的波，使介质发生剪切形变。只能在固体中传播，速度比P波慢，第二个被记录到。 面波 ：当体波传播到地球表面（自由界面）或内部某些界面时，会发生干涉和叠加，形成主要沿地表或界面传播的波。面波传播速度最慢，但振幅通常最大，是造成地表建筑物破坏的主要因素。主要类型有勒夫波和瑞利波。 第三步：地震波如何揭示地球内部结构 地震波传播的行为（速度、路径、是否出现等）完全由其经过的介质物理性质（密度、弹性模量）决定。科学家通过分析全球地震台网记录到的地震波，可以反推地球内部情况： 走时与速度 ：测量P波和S波从震源到不同距离地震台站的传播时间（走时），可以建立“走时曲线”，进而计算出波在地球内部不同深度的平均传播速度。速度的突然改变意味着介质性质剧变。 地震波速不连续面 ：观测发现，在特定深度，地震波速度会发生跳跃式变化。这标志着地球内部存在重要的圈层界面。例如： 莫霍面 （地壳与地幔分界）：P波速度从约6-7 km/s跃升至8 km/s以上。 古登堡面 （地幔与地核分界）：P波速度骤降，S波在此深度完全消失，证明外地核为液态。 阴影区 ：由于地核的存在，地震波会发生折射和反射，导致地表某些角度范围内接收不到来自特定震中距的P波或S波，这些区域称为“阴影区”。对阴影区的分析是确证液态地核和固态内地核存在的关键证据。 第四步：地震波层析成像——给地球做“CT扫描” 这是地震波研究的前沿和高级应用。原理与医学CT类似： 利用遍布全球的成千上万个地震台站记录到的、来自不同方位、不同震源的海量地震波（特别是P波和S波）的“走时”数据。 通过复杂的反演计算，可以重建出地球内部三维的速度结构图像。图像中波速异常的区域（比周围快或慢）对应着不同的物理状态： 高速异常区 ：通常代表温度较低、密度较大或成分不同的刚性物质。例如，俯冲的岩石圈板块通常显示为高速异常体。 低速异常区 ：通常代表温度较高、部分熔融或成分较轻的物质。例如，地幔热柱、洋中脊下方的上升热流通常显示为低速异常体。 通过地震波层析成像，地球物理学家可以“看到”地幔对流、板块俯冲的形态、地幔柱的根源等动力学过程，使地球从一个分层的静态模型变为一个充满运动和相互作用的动态三维模型。