地震P波(縱波)和S波(橫波)運行時彈性巖石運動的形態(tài) 彈性巖石與空氣有所不同,空氣可受壓縮但不能剪切,而彈性物質通過使物體剪切和扭動,可以允許第二類波傳播.地震產生這種第二個到達的波叫S波,即橫波.在S波通過時,巖石的表現(xiàn)與在P波傳播過程中的表現(xiàn)相當不同.因為S波涉及剪切而不是擠壓,使巖石顆粒的運動橫過運移方向（圖2.1）.這些巖石運動可在一垂直向或水平面里,它們與光波的橫向運動相似.P和S波同時存在使地震波列成為具有獨特的性質組合,使之不同于光波或聲波的物理表現(xiàn).因為液體或氣體內不可能發(fā)生剪切運動,S波不能在它們中傳播.P和S波這種截然不同的性質可被用來探測地球深部流體帶的存在(見第6章).
相關性質
帶偏光眼鏡以減弱散射光的人可能熟悉光的偏振現(xiàn)象,只有S波具有偏振現(xiàn)象.只有那些在某個特定平面里橫向振動(上下、水平等)的那些光波能穿過偏光透鏡.傳過的光波稱之為平面偏振光.太陽光穿過大氣是沒有偏振的,即沒有光波振動的優(yōu)選的橫方向.然而晶體的折射或通過特殊制造的塑料如偏光眼鏡,可使非偏振光成為平面偏振光.當S波穿過地球時,他們遇到構造不連續(xù)界面時會發(fā)生折射或反射,并使其振動方向發(fā)生偏振.當發(fā)生偏振的S波的巖石顆粒僅在水平面中運動時,稱為SH波.當巖石顆粒在包含波傳播方向的垂直平面里運動時,這種S波稱為SV波.大多數(shù)巖石,如果不強迫它以太大的幅度振動,具有線性彈性,即由于作用力而產生的變形隨作用力線性變化.這種線性彈性表現(xiàn)稱為服從虎克定律,是以與牛頓同時代的英國數(shù)學家羅伯特·虎克(1635～1703年)而命名的.這種線性關系由圖2.2所示的加重物的彈簧伸展來表示.如果重物的質量加倍,線性彈簧的伸展也加倍,如果重物回到原來大小,則彈簧回到原來位置.相似地,地震時巖石將對增大的力按比例地增加變形.在大多數(shù)情況下,變形將保持在線彈性范圍,在搖動結束時巖石將回到原來位置.然而在地震事件中有時發(fā)生重要的例外表現(xiàn),例如,當強搖動發(fā)生于軟土壤時,會殘留永久的變形,波動變形后并不總能使土壤回到原位,在這種情況下,地震烈度較難預測.我們將在本書后面談到這些關鍵的非線性效果.