表面波
2011-12-04 22:00:36   来源：   点击：

地下构造中每个地层都有可能陷住一部分的波，只是近地表低速层之陷波作用较为显着，这些陷波合在一起，成为沿地表传递的表面波波包。表面波波包中不同的频率反映出不同地层的共振，频率愈低通常牵涉到的深度愈深，速度也就愈大。表面波的波包中，不同频率的成分有不同的速度，称为频散。频散现象是表面波的特徵，分析表面波的频散现象，可以逆推出不同深度的震波速度，是表面波研究最有用的部分。数十或数百秒振动周期的表面波可以分析上部地函构造，例如软流圈的低速带可由表面波研究发现。

表面波分为雷利波（Rayleigh wave）及洛夫波（Love wave）。震波入射到界面时，质点运动可分解成3个方向的分量：前後振动之P分量，在入射面之SV分量，及垂直入射面之SH分量。因P分量与SV分量都在入射面上，故二者之能量会纠缠在一起，成为P-SV之振动方式，如此形成的表面波称为雷利波，雷利波只在垂直及径向之方向上振动，传波质点之运动轨迹为椭圆，垂直向地震仪收到的表面波都是雷利波，在震波测勘法中称为地面波。SH分量则因垂直入射面，与其他两个分量不相干，可以独立出来振动及传递，传波质点之运动轨迹为剪切，其形成之表面波称为洛夫波，在与入射面垂直之切线方向，才收得到洛夫波。洛夫波只含有S波的特性，与P波无关，振动方式较为单纯。

因表面波沿地表呈两度空间扩散的方式传播，相较於体波在三度空间传递，其衰减程度要慢一些，故远距离时，表面波能量会大於体波，在大於1,000公里的远距离地震纪录很容易出现，跟在S波的後面。与体波比较，表面波振福大，频率低，速度慢。通常是震源深度5倍以上之距离，且层状构造明显处，表面波才长得出来，在长周期地震仪纪录上很明显。

表面波研究适合用在数千公里范围的地下构造，台湾东边的菲律宾海板块有过详细的表面波分析，由获得的速度构造，探讨板块运动之演化。近年来，利用较短周期的表面波也研究盆地及平原地区之浅部低速度层构造，如台北盆地。近年来，利用微地动产生的表面波，探测浅层数十或数百公尺深的S波速度构造，已成功的应用在都会区的场址安全调查上。

超大地震发生後，震波可以流窜到整个地球，甚至造成地球共振，产生振动周期长达数小时的表面波，称为自由震荡（free oscillation）。自由震荡反映出地球内部整体构造，尤其是下部地函或地核，是探讨地球核心的利器。

中文关键字： 陷波 , 雷利波 , 洛夫波 , 频散 , 地面波

英文关键字trapped wave , Rayleigh wave , Love wave , dispersion , ground roll

参考资料

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3. Shearer, Peter M. 1999. Introduction to Seismology. Cambridge, New York: Cambridge University Press.
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