Erdbeben und die Struktur der Erde - Einfuhrung in die Geophysik - page 66

Abb. 3.6 Scherung eines Stabes (nach © Berckhemer 1997 )

sie senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Daher werden die-
se auch Transversalwellen genannt. Der Vergleich von ( 3.19 )
und ( 3.20 ) zeigt, dass die Kompressionswellengeschwindig-
keit immer größer als die Scherwellengeschwindigkeit ist,
da die Elastizitäts- und Kompressionsmoduln immer posi-
tiv sind:

'>“

. Da die Longitudinalwelle also stets vor der
Transversalwelle eintrifft, wird erstere Primär- oder P-Welle
genannt, letztere Sekundär- oder S-Welle (Abb. 3.7 ) . Einset-
zen von ( 3.19 ) und ( 3.20 ) ergibt:

s

'
“

1
1=2 :

D (3.21)

Für den „ideal e la stischen“ Körper mit D 1=4 folgt

hieraus: '=“ D p

3 1;7 .
Scherwellen pflanzen sich nicht in Flüssigkeiten oder Ga-
sen fort (G D 0 ). Sie können in zwei Ebenen polarisiert sein,
horizontal bzw. vertikal (S H -, S V -Wellen). P- und S-Wellen
sind Raumwellen. In Gegenwart einer freien Oberfläche
treten jedoch zusätzlich die mit „L“ für „langperiodisch“ be-
zeichneten Oberflächenwellen auf, deren Amplitude mit der
Tiefe abnimmt: Rayleigh-Wellen (LR) (John William Strutt,
3. Baron Rayleigh, UK; 1842-1919) und Love-Wellen (LQ
bzw. LS) (Augustus Edward Hough Love, UK; 1863-1940)
(Abb. 3.7 ) .
Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeiten ( 3.19 )
und ( 3.20 ) können mit Hilfe des sogenannten seismischen
Parameters ¥ kombiniert werden:

Abb. 3.7 Von elastischen Wellen verursachte Auslenkungen: P- und
S H -Raumwellen sowie Rayleigh- und Love-Oberflächenwellen

seismische Parameter eine der wichtigsten Informations-
quellen für die Ermittlung der Variation der Dichte in der
Erde mit der Tiefe (siehe Abschn. 6.1.3 ) .
Die Benennung der Wellen erfolgte nach den Wissen-
schaftlern, durch die diese Wellen theoretisch beschrieben
wurden:
- Rayleigh-Wellen ähneln den Wellen im freien Ozean in-
sofern, als die Teilchen bei beiden vertikale Ellipsen in
Ausbreitungsrichtung durchlaufen. Während die Rück-
stellkraft bei den Wasserwellen jedoch durch die Schwe-
rebeschleunigung bewirkt wird, erfolgt sie bei den
Rayleigh-Wellen durch elastische Kräfte. Rayleigh-
Wellen entstehen an der Oberfläche sowohl homogener
als auch geschichteter Medien. Ihre Bewegung ist

4
3 “ 2 D

K
¡

¥ D ' 2 : (3.22)

Seismische Diskontinuitäten im Erdinnern gehen oft ein-
her mit Änderungen der Dichte, beispielsweise an der
Moho, beim Phasenübergang zwischen Pyroxen zu Olivin
in 220 km, den Olivin-Phasenübergängen in 400 km und
520 km, dem Übergang von Ringwoodit zu Perowskit und
Magnesiowüstit in 670 km und an der Mantel-Kern-Grenze
(siehe Abschn. 1.5 ) . Wegen der Empfindlichkeit der seis-
mischen Geschwindigkeiten hinsichtlich der Dichte, ist der

in