V. Сейсмічні хвилі

Коливання, що поширюються з вогнища землетрусу, являють собою пружні хвилі, характер і швидкість поширення яких залежать від пружних властивостей і щільності порід. До пружних властивостей належать модуль об'ємної деформації, що характеризує опір стисканню без зміни форми, і модуль зрушення, що визначає опір силі зрушення Швидкість поширення пружних хвиль збільшується прямо пропорційно до квадратного кореня значень параметрів пружності й щільності середовища. [2; c. 87]

1. Подовжні й поперечні хвилі.

На сейсмограмах ці хвилі з'являються першими. Спочатку реєструються подовжні хвилі, при проходженні яких кожна частка середовища зазнає спершу стискання, а потім знову розширюється, здійснюючи при цьому зворотно-поступальний рух у подовжньому напрямку (тобто в напрямку поширення хвилі). Ці хвилі називаються також Р-хвилями, або первинними хвилями, їхня швидкість залежить від модуля пружності й твердості породи. Поблизу земної поверхні швидкість Р-хвиль складає 6 км/с, а на дуже великій глибині — близько 13 км/с. Наступними реєструються поперечні сейсмічні хвилі, названі також S-хвилями. Або вторинними хвилями. При їхньому проходженні кожна частка породи коливається перпендикулярно до напрямку поширення хвилі. Їхня швидкість залежить від опору породи зрушенню і складає приблизно 7/12

від швидкості поширення Р-хвиль. Поверхневі хвилі поширюються уздовж земної поверхні або паралельно до неї і не проникають глибше 80—160 км. У цій групі виділяються хвилі Релея й хвилі Лява (названі за іменами учених, що розробили математичну теорію поширення таких хвиль). При проходженні хвиль Релея частки породи описують вертикальні еліпси, що лежать у комірковій площині. У хвилях Лява частки породи коливаються перпендикулярно до напрямку поширення хвиль. Поверхневі хвилі часто позначаються скорочено як L-хвилі. Швидкість їхнього поширення складає 3,2—4,4 км/с. При глибокофокусних землетрусах поверхневі хвилі дуже слабкі.

Амплітуда й період характеризують коливальні рухи сейсмічних хвиль. Амплітудою називається величина, на яку змінюється положення частки ґрунту при проходженні хвилі в порівнянні з попереднім станом спокою. Період коливань — проміжок часу, за який відбувається одне повне коливання частки Поблизу вогнища землетрусу спостерігаються коливання з різними періодами — від часток секунди до декількох секунд. Однак на великих відстанях від центру (сотні кілометрів) короткоперіодні коливання виражені слабше: для Я-хвиль характерні періоди від 1 до 10 с, а для 5-хвиль — трохи більше. Періоди поверхневих хвиль складають від декількох секунд до декількох сотень секунд. Амплітуди коливань можуть бути значними поблизу вогнища, однак на відстанях 1500 км і більше вони дуже малі — менше декількох мікронів для хвиль Pi Si менше 1 см — для поверхневих хвиль.

2. Відображення й переломлення.

Зустрічаючи на своєму шляху шари порід із відмінними властивостями, сейсмічні хвилі відбиваються або переломлюються подібно до того, як промінь світла відбивається від дзеркальної поверхні або переломлюється, переходячи з повітря у воду.

Будь-які зміни пружних характеристик або щільності матеріалу на шляху поширення сейсмічних хвиль змушують їх переломлюватися, а при різких змінах властивостей середовища частина енергії хвиль відбивається.