地震横波

震源处的岩层活动产生强烈震动时，会产生一种以很快速度向四面八方传播的波，其中一部分传到地球表面，这就是地震波。地震波分为纵波和横波，振动方向与波前进的方向相垂直的是横波，与传播方向相一致的为纵波。纵波每秒种传播速度5--6千米，能引起地面上下跳动；横波传播速度较慢，每秒3--4千米，能引起地面水平晃动。

地震波(弹性波)的传播有纵波与横波两种，纵波质点位移的方向与波的传播方向平行，横波的质点位移方向与波的传播方向垂直。现在通用的地震勘探方法采集的是纵波的讯号，采集横波讯号的称做地震横波勘探。横波在判断岩性、裂缝、含油气性方面有其固有的优点。此种勘探方法在我国正处于研究和实验阶段。

横波传播速度较慢，每秒3--4千米，能引起地面水平晃动。横波振动方向与波前进方向垂直，然而纵波振动方向与传播方向一致。在震中区，地震波直接入射地面， 横波表现为左右摇晃，纵波表现为上下跳动，纵波传播速度比横波快。另外，横波振幅比纵波大，破坏力大， 横波的水平晃动力是造成建筑物破坏的主要原因。当横波遇到水时，水平振动的挤压波力被水吸收了。

受到震动后，会产生两类弹性波从源向外传播。第一类波的物理特性恰如声波。声波，乃至超声波，都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩，同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。地震时，这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传，交替地挤压和拉张它们穿过的岩石，其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动，换句话说，这些颗粒的运动是垂直于波前的。向前和向后的位移量称为振幅。在地震学中，这种类型的波叫P波，即纵波，它是首先到达的波。

弹性岩石与空气有所不同，空气可受压缩但不能剪切，而弹性物质通过使物体剪切和扭动，可以允许第二类波传播。地震产生这种第二个到达的波叫S波。在S波通过时，岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。因为S波涉及剪切而不是挤压，使岩石颗粒的运动横过运移方向。这些岩石运动可在一垂直向或水平面里，它们与光波的横向运动相似。P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在。S波具有偏振现象，只有那些在某个特定平面里横向振动的那些光波能穿过偏光透镜。穿过的光波称之为平面偏振光。太阳光穿过大气是没有偏振的，即没有光波振动的优选的横方向。然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼睛，可使非偏振光成为平面偏振光。当S波穿过地球时，它们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。当岩石颗粒在含波传播方向的垂直平面里运动时，这种S波称为SV波。

对于理想的弹性介质来说，总能量是一个常数。在最大波幅的位置，能量全部为弹性势能；当弹簧振荡到中间平衡位置时，能量全部为动能。我们曾假定没有摩擦或耗散力存在，所以一旦往复弹性振动开始，它将以同样幅度持续下去。这当然是一个理想的情况。在地震时，运动的岩石间的摩擦逐渐生热而耗散一些波动的能量，除非有新的能源加进来，像振动的弹簧一样，地球的震动将逐渐停息。对地震波能量耗散的测量提供了地球内部非弹性特性的重要信息，然而除摩擦耗散之外，地震震动随传播距离增加而逐渐减弱现象的形成还有其他因素。

人工横波地震是工程物探的一种新技术，但由于理论上存在一些误区，在工程实践中给地质解释带来一定困难。正确理解和计算横波波速是解决这个问题的首要任务，利用多次叠加时动校正的速度能量团计算横波速度比较可靠，该技术的应用已成功地解决了一些疑难复杂地质问题。准确的横波波速计算可使横波勘探得到更好地推广和应用，为工程设计和建设提供可靠的地质资料。

将叩板震源引入探硐，并将叩板牢固地压于硐壁或硐底的“定向支撑器”是解决探硐内定向激发地震横波的关键。定向支撑器已实现：能随探硐的硐径变化加长或缩短；能架设于岩石凸凹不平的硐底或硐壁；能显示施加于叩板上的压力。定向支撑器由两端可转动约30°角的转向器、能装卸的支撑杆、用螺纹加压的加压手柄、显示支撑压力的传感器、压力表组成。 为了在低矮硐段能对叩板产生竖直激发，研制了一个“激震器”。激震器是一个利用弹簧的反弹力制成的长28cm、宽5.4cm、高30cm的铁盒，其内由两根弹簧、锤头、压缩弹簧和释放弹簧的开关组成。 “定向支撑器”和“激震器”的研制成功，为在不同硐径和低矮硐段激发横波提供了有效的激震器具。

为了提高波速测试精度，应用和研究了多道地震仪接收的小相遇观测系统，以及压制干扰波、突出横波的一整套工作方法。

为了提高成果质量，采用数字记录代替模拟记录，编写了专用程序，实现了探硐地震波测试数字处理和资料整理的微机化。程序由5个模块组成：格式转换模块、原始数据显示模块、频谱分析模块、滤波模块、多功能数字处理主程序模块(波形调整、读时、绘图、计算参数、存盘、显示、标注文字、打印)。 该成果成功地研究了一整套易于推广的探硐地震横波测试的技术方法。经过不同地区，不同地质条件的十多项水电工程的探硐地震横波测试，均获得了可靠的岩体原位横波速度，横波记录获得率达90%以上，提高了原位测定横波的可靠性和准确性。

地震纵波和横波

池塘中水波呈圆形波纹扩展 地震波以相似的形式从震源向外在各方向上传播。我们最熟悉的波动是观察到的水波。当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱，以石头入水处为中心有波纹向外扩展。这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。然而水并没有朝着水波传播的方向流；如果水面浮着一个软木塞，它将上下跳动，但并不会从原来位置移走。这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去，从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。这样，水波携带石击打破的水面的能量向池边运移并在岸边激起浪花。

地震运动与此相当类似。我们感受到的摇动就是由地震波的能量产生的弹性岩石的震动。第一类波的物理特性恰如声波。声波，乃至超声波，都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩，同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。在地震时，这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传，交替地挤压和拉张它们穿过的岩石，其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动，换句话说，这些颗粒的运动是垂直于波前的。向前和向后的位移量称为振幅。在地震学中，这种类型的波叫P波，即纵波，它是首先到达的波。地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态 弹性岩石与空气有所不同，空气可受压缩但不能剪切，而弹性物质通过使物体剪切和扭动，可以允许第二类波传播。地震产生这种第二个到达的波叫S波，即横波。在S波通过时，岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。因为S波涉及剪切而不是挤压，使岩石颗粒的运动横过运移方向。这些岩石运动可在一垂直向或水平面里，它们与光波的横向运动相似。P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在。