由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波.地震发生时,震源区的介质发生急速的破裂和运动,这种扰动构成一个波源.由于地球介质的连续性,这种波动就向地球内部及表层各处传播开去,形成了连续介质中的弹性波.
地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波.地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面,将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层.
地震被按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波.纵波是推进波,地壳中传播速度为5．5~7千米／秒,最先到达震中,又称P波,它使地面发生上下振动,破坏性较弱.横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.4.0千米/秒,第二个到达震中,又称S波,它使地面发生前后、左右抖动,破坏性较强.面波又称L波,是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波.其波长大、振幅强,只能沿地表面传播,是造成建筑物强烈破坏的主要因素.
地球介质,包括表层的岩石和地球深部物质,都不是完全弹性体,但因地球内部有很高的压力,地震波的传播速度很大,波动给介质带来的应力和应变是瞬时的,能量的消耗很小,因此可以近似地把地震波看作弹性波.
从震源发出的波动有两种成分:一种代表介质体积的涨缩,称为涨缩波,其质点振动方向与传播方向一致,所以又称纵波.另一种成分代表介质的变形,称为畸变波,其质点振动方向与传播方向垂直,所以又称横波.纵波的传播速度较快,在远离震源的地方这两种波动就分开,纵波先到,横波次之.因此纵波又称P波,横波又称S波.在没有边界的均匀无限介质中,只能有P波和S波存在,它们可以在三维空间中向任何方向传播,所以叫做体波.但地球是有限的,有边界的.在界面附近,体波衍生出另一种形式的波,它们只能沿着界面传播,只要离开界面即很快衰减,这种波称为面波.面波有许多类型,它们的传播速度比体波慢,因此常比体波晚到,但振幅往往很大,振动周期较长.如果地震的震源较深,震级较小,则面波就不太发育.
波速随频率或波长而变化,这种现象叫做频散.在完全弹性的平行层介质中,由于各种类型的波的叠加,在地表观察到的面波频散是几何原因造成的.在地球内部,由于介质的不均匀性和非完全弹性,会导致体波的频散,这是物理原因造成的.由于频散,波形在传播过程中会发生变化.例如在震源处发出的一个脉冲,在远处就可以散成一个波列.
将地球介质看成完全弹性体只是一种近似.精密的观测表明,地震波在传播中的能量消耗有时是不能忽略的.在一定观测点,波的振幅A随时间t衰减可用A＝Aoe-rx表示,r为时间衰减系数,Ao 为初始振幅.波传播x 距离后,因能量损耗而导致振幅的减小,可用表示,a 为距离衰减系数.表示能量消耗的另一个重要参数Q称为品质因子,其定义是
E 是一定体积的介质在一个周期的时间内所存储的最大应变能,△E是同一时间内所消耗的能量.因为Q值对频率的依赖关系比r 或a弱得多,所以被普遍采用.由于波的散射也会引起地震波的能量消耗.
地震波在通过不同介质的界面时也能发生折射和反射现象,只是它的折射和反射比光波的折射和反射更加复杂.例如在P 波入射的情况下,不但有折射P波和反射P波,同时还会出现折射的S波成分和反射的S波成分.
一般而言我们可将波分成横波及纵波.横波又称机械波即波前进的方向与介质振动的方向是垂直的.而纵波又称疏密波,既波前进的方向与介质振动的方向是平行的.而地震的p及s波是以英文的简写而成.p代表primary wave,primary有先到达的意思,也就是说p波的波速比较快,而s代表secondary wave即第二到达的波.所以地震发生时你会先感觉到p波,而后才会感受到s波.而我们所谓p波就是纵波,波速大约7~8km/s,而s波为横波,波速约4~5km/s.地震发生时的p波造成我们的感觉是上下振动的,但时间维持较短,强度也要小,所以你不注意有时是感觉不出来的.而s波则是我们都知道的左右摇晃.