Сейсмические волны

Колебания, распространяющиеся из очага землетрясений, представляют собой упругие волны, характер и скорость распространения которых зависят от упругих свойств и плотности пород.

Г

Эп

P

S

L

Рис. 26. Распространение сейсмических волн: Г – гипоцентр землетрясения, Эп – эпицентр, P – продольные, S – поперечные, L – поверхностные волны

Различают продольные, поперечные и поверхностные сейсмические волны (рис. 26).

Продольные, или первичные, волны (Р-волны, prima – первые) приходят к поверхности земли первыми, т.к. имеют скорость почти в 1,7 раза больше, чем поперечные. При прохождении продольных волн каждая частичка среды подвергается сначала сжатию, а затем растяжению, испытывая при этом возвратно-поступательное движение в продольном направлении (т.е. в направлении распространения волны). Они распространяются во всех средах: твердых, жидких и газообразных. Скорость распространения Р-волн вблизи земной поверхности составляет около 6 км/с, а на очень больших глубинах – 13 км/с.

Поперечные, или вторичные, волны (S-волны, second – второй) являются результатом реакции среды на изменение формы при изгибе. При прохождении поперечных волн каждая частичка почвы колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. S-волны распространяются только в твердой среде. Скорость распространения составляет 3…4,5 км/с.

На поверхности Земли, в эпицентре, на границе раздела твердой среды и газообразной возникает третий вид волн – поверхностные, или длинные, волны (L – волны, longer – длинный). В этой группе выделяют волны Рэлея и волны Лява, названные в честь ученых, разработавших математическую теорию распространения этих волн. При прохождении волн Рэлея частицы пород описывают вертикальные эллипсы, перпендикулярные плоскости распространения волн. В волнах Лява частицы пород испытывают поперечные колебания в горизонтальной плоскости. Поверхностные волны распространяются во все стороны от эпицентра вдоль поверхности Земли или параллельно ей, затрагивая лишь самый верхний слой земной коры. Амплитуда их больше, чем у других, а скорость составляет 3–3,5 км/с.