地震品质因素和各向异性

岩石品质因素（Q值）是度量介质对地震波能量吸收（非弹性）的重要参数，其倒数Q^-1与单位周期内地震波能量耗散成正比。Q值与压力、温度、岩石类型、裂隙及熔融状态关系密切。图1.7表示S波Q值随压力增加而指数增加的规律，并说明辉长岩及榴辉岩Q值小，对地震波能量吸收大；而纯橄榄岩及二辉岩Q值大，由于石榴子石熔点低，部分熔融可进一步降低榴辉岩的P波及S波的Q值，对分辨橄榄岩型地幔及榴辉岩型地幔有一定意义。

地震波速的各向异性对区分橄榄岩和榴辉岩也有重要意义，因为橄榄岩内由于晶体定向而具有较强的各向异性。片麻岩也具有明显的各向异性，它随压力增大而指数衰减（图1.8）。地震各向异性系数定义为：

后板块地球内部物理学导论

其中：V_max为波速最大方向的波速；V_min为最小方向波速；V_avg为平均波速。上地幔橄榄岩的λ可达10%～15%左右。

现在来看看华北地台基底结晶岩波速的实验测定结果（图1.9）。左图显示V_p和V_s随温度和压力的变化，三个坐标轴上波速的不同显示了明显的各向异性，Z方向V_p和V_s都比水平方向小。右图表示了结晶岩V_p与岩石成分（SiO₂含量）的关系，由V_p值可确定上地壳岩石SiO₂含量达55%～80%，而地壳底部岩石SiO₂含量小于55%。

图1.7　S波Q值随压力变化

图1.8　地震各向异性系数与压力的关系曲线（石英云母片麻岩）

图1.9　华北地台岩石的地震波速及其方向性（左）以及与SiO₂含量的关系（右）（Kernetal.,1996）

左图：（a）为室温下V_p随压力变化；（b）随温度变化；（c）为S波分裂：沿XYZ三个构造方向V_s不同。岩石样品为角闪岩。右图为P波速度对岩石成分的统计结果