Волны поверхностные
Упругие волны, возникающие при падении продольных и поперечных волн на свободную (дневную) поверхность. Характеризуются пониженными по сравнению с прямой волной кажущимися скоростями, большой интенсивностью, низкочастотным спектром, быстрым затуханием с глубиной и длительными во времени колебаниями. На больших расстояниях от источника поверхностные волны становятся гораздо интенсивнее объёмных.
Существуют различные поверхностные волны: волны Релея, Лява и псевдорелеевские.
- Волны Релея — интерференционные поверхностные волны, поляризованные в вертикальной плоскости и распространяющиеся вдоль дневной поверхности со скоростью, равной 0,9 Vs (Vs — скорость поперечной волны в той же среде), то есть медленнее, чем идущие по тому же пути прямые поперечные и продольные волны. Скорость волны Релея не зависит от её длины. С удалением от поверхности Земли вглубь среды амплитуда колебаний, связанных с волной Релея, сначала несколько возрастает, а затем быстро уменьшается. При глубине, примерно равной 1,5–2 видимым длинам волны, амплитуда колебаний в 10–20 раз меньше, чем на поверхности.
- Псевдорелеевская волна — образуется при наличии в верхней части поверхности Земли слоя с пониженной скоростью, сходна с волной Релея. В отличие от последней, скорость псевдорелеевской волны зависит от её длины, то есть наблюдается дисперсия скорости. Для волн, длина которых значительно больше мощности слоя, скорость увеличивается с длиной волны; когда скорость в верхнем слое меньше, чем в нижнем, скорость убывает с ростом длины волны.
- Волна Лява — поперечная поверхностная волна, поляризованная горизонтально (перпендикулярно распространению волн). Возникает, когда под тонким слоем залегает пласт, характеризующийся большей скоростью волн. Скорость волны Лява (VL) лежит в пределах Vs₁ < VL > Vs₂, где Vs₁ и Vs₂ — поперечные скорости в первом и втором слое соответственно. С углублением в нижний пласт амплитуда колебаний волн Лява быстро убывает.
Для сейсморазведки поверхностные волны являются помехами. Они распространяются вдоль поверхности почвы, ствола буровой скважины, стенок горных выработок, морского дна. Причина их возникновения — взрывы в воздухе, малая глубина скважин. Иногда поверхностные волны могут быть использованы для изучения верхней части разреза. Возникающие при землетрясениях поверхностные волны создают разрушительное действие; волны Лява используются для изучения строения земной коры и мантии.
Синоним: волны длинные.
Современный контекст
Современные методы цифровой сейсморазведки (например, многоканальный анализ поверхностных волн, MASW) активно используют дисперсионные свойства поверхностных волн для построения скоростных разрезов верхней части грунтов (до первых десятков метров), что позволяет изучать инженерно-геологические условия без бурения.