地震波速度

波速地震波速度（seismic velocity）是指弹性波在介质中传播的速度。对于无频散的体波，地震波速度等于相速度和群速度；对有频散的面波，地震波速度通常取为相速度。通常假定地震波速度随深度加深而增加，由于地球层圈的各向异性，当沿垂直方向测量时，地震波速度要比沿地层水平方向测量低10％～15％。

    地震波分为两种，P波（纵波）和S波（横波）。P波和S波的实际传播速度取决于岩石的密度和内在的弹性。对线弹性物质而言，当波与运行方向无关时，波速仅取决于两个弹性性质，称为弹性模量：岩石的体积模量k和剪切模量μ。

地震波    当向岩石立方块表面施加一均匀压力时，其体积将减小，其单位体积的体积变化作为所需压力大小的度量，称为体积模量。当P波穿过地球内部传播时发生的就是这种类型的变形；因为它只引起体积变化，所以在流体中也可以发生，与在固体中一样。通常体积模量越大，P波的速度就越大。

    第二种变形类型是，在向岩石立方块体两相对的面上施加方向相反的切向力时，这体积方块将受剪切而变形，而没有体积变化。同样，圆柱状岩心两头受大小相等方向相反力扭曲时也发生这种变形。岩石对剪切或扭曲应力的抵抗越大，其刚性就越大。S波通过剪切岩石而传播，剪切模量给出其速度的量度。通常是剪切模量越大，S波速度就越大。

    P波和S波速度的简单公式在下面给出。这些表达式与已经提到的波的重要性质一致：因为流体的剪切模量是0，剪切波在水中的速度为0，因为两个弹性模量总是正的，所以P波比S波传播得快。

    因为地球内部的强大压力，岩石的密度随深度增大。由于密度在P波和S波速度公式中的分母项上，表面看来，波速度应随其在地球的深度增加而减小。然而体积模量和剪切模量随深度而增加，而且比岩石密度增加得更快(但当岩石熔融时，其剪切模量下降至0)。这样，在我们的地球内部P和S地震波速一般是随深度而增加的，在第6章中将进一步讨论。

    虽然某一给定岩石弹性模量是常数，但在一些地质环境里岩石不同方向上的性质可以显著变化。这种情况叫各向异性，这时，P波和S波向不同方位传播时具有不同速度。通过这种各向异性性质的探测，可以提供有关地球内部地质状况的信息，这是当今广泛研究的问题。但在以下的讨论中将限制在各向同性的情况，绝大多数地震运动属于这种情况。

P波，速度vP =√(k+4/3μ)/ρ。

花岗岩： vP=5.5千米/秒；

水： vP=1.5千米/秒。

S波，速度vS=√μ/ρ。

花岗岩: vS=3.0千米/秒；

水： vS=0千米/秒。