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title: "地震波与地下成像：从岩层界面到层析成像"
description: "学习 P 波和 S 波在岩层界面怎样分配能量、到时怎样给地震定位、层析和波形反演怎样给地下成像。八章课程，配四个实验。"
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language: "zh-CN"
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  en: "https://sandboxphysics.com/stories/seismic-imaging/"
last_modified: "2026-10-31"
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[地震成像 · 边学边做实验](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/)

从一个界面，到一整幅地下图像

# 地震波与地下成像：从岩层界面到层析成像

一束 P 波以 40 度打到岩层界面上，可能有一半以上的能量变成 S 波继续传播。地震学家正是利用这种转换、到时和整条波形，来给地震定位，描绘看不见的地下岩石。这门课先讲决定角度和振幅的规律，再给一次地震定位并检验误差椭圆，然后把射线延迟反演成一张图并判断哪些部分可信，最后用伴随法拟合波形，看清它为什么要先从低频做起。

Sandbox Physics · 2026-10-30

波与震源 · 第一至五章

## 界面怎样改变一束波，地震从哪里开始

推出 P 波和 S 波的速度，用 Snell 定律让射线拐弯，在界面上把一束 P 波分成四束；再用到时给地震定位，检验它的误差椭圆能信到什么程度。

[从两种波速开始 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/p-and-s-waves/)

给地下成像 · 第六至八章

## 层析、波形反演和它们的局限

把射线延迟变成一张图，读懂它的分辨率矩阵；用伴随梯度拟合整条波形，看清周期跳跃；最后自己读一篇讨论分辨率检验的论文。

[从层析成像开始 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/travel-time-tomography-and-resolution/)

## 八章课程，配着例题与实验读

1. [01 L1 固体岩石为什么有两种地震波 一次地震为什么发出两种速度不同的体波？各自的速度由什么决定？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/p-and-s-waves/)
2. [02 L1 地震波的 Snell 定律与临界角 地震射线在岩层界面上往哪边折？透射波什么时候就过不去了？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/snell-law-and-critical-angles/)
3. [03 L2 P 波在岩层界面上怎样分配能量 一束 P 波打到两种岩石的界面上，它的能量有多少进入每一束出射波？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/mode-conversion-and-energy-flux/)
4. [04 L2 用 P 波和 S 波到时给地震定位 几个只记录到时的台站，怎样找出一次地震在哪里、在什么时刻开始？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/locating-an-earthquake/)
5. [05 L2 地震定位的误差椭圆，以及它没算进去的误差 一次地震定位的不确定度有多大？误差椭圆什么时候可信？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/error-ellipses-and-model-error/)
6. [06 L2 走时层析成像与分辨率矩阵 许多射线走时怎样变成一张岩石快慢分布图？图上哪些部分可信？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/travel-time-tomography-and-resolution/)
7. [07 L3 波形反演中的伴随梯度与周期跳跃 怎样用记录到的波形拟合几千个岩石波速？为什么拟合有时会收敛到错误的模型？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/adjoint-gradients-and-cycle-skipping/)
8. [08 L4 读 Rawlinson 与 Spakman（2016）论地震层析的分辨率检验 读层析成像论文里的棋盘检验或尖峰检验时，该看什么？Rawlinson 和 Spakman 的分析说明这类检验能证明什么、不能证明什么？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/seismic-imaging/reading-rawlinson-spakman-2016/)

## 把实验开在章节旁边

每个实验都保留了它出发时的真实模型，所以每一次重建、每一个误差椭圆、每一次拟合，都能和它本该找到的答案对照。

[在岩层界面上把一束 P 波分成四束 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/seismic-interface-conversion/) [给地震定位，再检验误差椭圆 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/earthquake-location/) [反演射线延迟，探查分辨率 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/travel-time-tomography/) [拟合波形，留意周期跳跃 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/adjoint-waveform-inversion/)