地震波的基本类型
地震波在介质中传播时，可分为体波和面波两类。体波在介质的整个体积中传播，有纵波（或称P波、压缩波）和横波（或称S波、剪切波）之分。面波在介质的自由面或界面传播，包括瑞利面波和勒夫面波等。
1.纵波
弹性介质发生体应变产生的波动称为纵波。介质压缩时质点彼此靠近，形成压缩带，膨胀时质点彼此疏远，形成膨胀带，波的传播就由压缩带和膨胀带的序列所组成，如图5-2所示。因此，纵波又称为疏密波和压缩波。纵波的传播具有下列特征：
（1）纵波在介质中的传播速度比横波快，其速度为
图5-2 平面纵波质点位移图
（2）当纵波的传播速度VP一定时，介质中的质点均在其起始平衡位置附近来回振动，质点位移的大小主要决定于震源强度及其变化率。
（3）质点位移的大小与离开震源和传播的距离r或r2有关。
（4）质点位移的方向同波的传播方向一致。
（5）沿着纵波的传播路径交替地出现一系列压缩带和膨胀带，它们之间的间隔是半个波长。
2.横波
弹性介质发生剪切应变时所产生的波动是横波。它有如下特征：
（1）横波的传播速度较纵波低，分辨薄层的能力比纵波强。横波速VS由式（5-8）决定：
（2）横波质点振动方向与传播方向垂直。如果质点振动在波传播方向的铅垂面内，这种横波称为SV波，如图5-3所示。如果质点振动在波传播方向的水平面内，这种横波称为SH波，如图5-4所示。
（3）在液体和气体中，剪切模量μ=0，所以没有横波。
3.纵横波关系
纵横波速度之比为
图5-3 SV波的传播
图5-4 SH波的传播
由式（5-9）可见，已知泊松比可确定速度比。反之，在取得岩石的纵波和横波速度之后，便可求得泊松比ν，进而还可能求出杨氏模量E、体变模量K及剪切模量μ。这些相当有用的弹性参数是分辨岩性和岩体各向异性的基本参数，所以说纵横波联合勘探是岩性地震勘探的基础。
4.面波
纵波和横波都在介质内部传播，统称为体波。它们随着时间的增加，向整个弹性空间的介质体内传播。还有另一类只存在于弹性界面附近的波动，称为面波。面波有两种，一种是沿介质与大气接触的自由表面传播的面波，称为瑞雷面波（或R波），它的特点如下：
（2）瑞雷波的波速与横波速、泊松比的关系。在均匀各向同性的半无限弹性介质的表面，瑞雷波的传播速度VR，与横波波速VS、泊松比ν的关系为
图5-5表示了这三者之间的关系。
对于土体而言，ν接近0.5，横波速度VS与瑞雷波速VR相差甚微，可认为相等；对于坚硬岩体，ν=0.25时，VR大致为表层介质中横波速度VS的92%、纵波速度VP的54%。因此，在进行工程勘察时可用测得的瑞雷波波速VR代替横波波速VS。
（3）瑞雷波的穿透深度与波长的关系。瑞雷波的能量主要集中在一个波长的深度内，当深度大于一个波长时，其能量迅速衰减，因此可认为瑞雷波的穿透深度约为一个波长。从而可利用不同波长的瑞雷波来探测不同深度的地质体。近年来新发展起来的瑞雷波勘探技术的探测深度可达50m。
（4）瑞雷波的衰减。与体波的能量密度按r2规律的球面扩散衰减相比较，瑞雷波的能量密度随着波的传播距离是按r-1的规律衰减，故瑞雷波传播较远。
总之，瑞雷波具有低频、低速、强振幅、沿介质表面传播较远、穿透深度较浅的特点。
还有一种面波叫勒夫波，是沿两弹性介质之间的界面传播的面波。它实际上可看作是SH波的一种特殊形式，对横波勘探是一种严重的干扰。
图5-5 VP、VS、VR与ν的关系