面波
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面波(surface wave)是地震波的一種，主要在地表傳播，能量最大，波速約為3.8千米/秒，低於體波，往往最後被記錄到。如果地震非常強烈，面波可能在震後圍繞地球運行數日。面波實際上是體波在地表衍生而成的次生波。面波的傳播較為複雜，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做橫向的剪切，其中剪切運動對建築物的破壞最為強烈。
目錄
基本信息
中文名； 面波
外文名； surface wave
傳 播； 地表
簡 介； 地震波的一種
簡介
面波是地震波的一種，主要在地表傳播，能量最大，波速約為3.8千米/秒，低於體波，往往最後被記錄到。如果地震非常強烈，面波可能在震後圍繞地球運行數日。
面波實際上是體波在地表衍生而成的次生波。面波的傳播較為複雜，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做橫向的剪切，其中剪切運動對建築物的破壞最為強烈。
在地震中，面波也是地震波之一，在地球表面擴散，因此測量面波震級也是除測量矩震級外的另一種估計地震規模的方法。
對於淺源地震，中國習慣使用面波震級，美國則習慣使用體波震級或矩震級，這三個震級無法進行對比，但可以通過經驗公式換算。電磁波在無線電學中，有表面波特徵的電磁波也被稱為地波，長波即是其中之一，它可以沿着地球表面傳播。由於地球表面和大氣的折射率不同以及大氣中的折射率漸變，低頻的電磁波（如長波）會發生衍射，造成了「電磁波沒有沿直線傳播」的假象。另外，電離層也能反射長波。
形成
地震波是由地震震源發出的在地球介質中傳播的彈性波。地震發生時，震源區的介質發生急速的破裂和運動，這種擾動構成一個波源。由於地球介質的連續性，這種波動就向地球內部及表層各處傳播開去，形成了連續介質中的彈性波。
地球介質，包括表層的岩石和地球深部物質，都不是完全彈性體，但因地球內部有很高的壓力，地震波的傳播速度很大，波動給介質帶來的應力和應變是瞬時的，能量的消耗很小，因此可以近似地把地震波看作彈性波。
波速隨頻率或波長而變化，這種現象叫做頻散。在完全彈性的平行層介質中，由於各種類型的波的疊加，在地表觀察到的面波頻散是幾何原因造成的。在地球內部，由於介質的不均勻性和非完全彈性，會導致體波的頻散，這是物理原因造成的。由於頻散，波形在傳播過程中會發生變化。例如在震源處發出的一個脈衝，在遠處就可以散成一個波列。
地震發生時，震源區的介質發生急速的破裂和運動，這種擾動構成一個波源。由於地球介質的連續性，這種波動就向地球內部及表層各處傳播開去，形成了連續介質中的彈性波。地球介質，包括表層的岩石和地球深部物質，都不是完全彈性體，但因地球內部有很高的壓力，地震波的傳播速度很大，波動給介質帶來的應力和應變是瞬時的，能量的消耗很小，因此可以近似地把地震波看作彈性波。
從震源發出的波動有兩種成分：一種代表介質體積的漲縮，稱為漲縮波，其質點振動方向與傳播方向一致，所以又稱縱波。另一種成分代表介質的變形，稱為畸變波，其質點振動方向與傳播方向垂直，所以又稱橫波。縱波的傳播速度較快，在遠離震源的地方這兩種波動就分開，縱波先到，橫波次之。因此縱波又稱P波，橫波又稱S波。在沒有邊界的均勻無限介質中，只能有P波和S波存在，它們可以在三維空間中向任何方向傳播，所以叫做體波。但地球是有限的，有邊界的。在界面附近，體波衍生出另一種形式的波，它們只能沿着界面傳播，只要離開界面即很快衰減，這種波稱為面波。
其特點
它們的傳播速度比體波慢，因此常比體波晚到，但振幅往往很大，振動周期較長。如果地震的震源較深，震級較小，則面波就不太發育。
能量密度變化
面波在球面上傳播時的能量密度變化：由逐漸變小到逐漸變大
專家趙剛近期撰文指出，我們一般都認為，餘震只是當地震發生後，該地所在斷層中能量繼續發散，引起附近地區發生一系列較小規模的地震。但美國地球物理學家的發現，卻可能推翻這一結論。他們認為，餘震的主要成因是由地震引起的更加「活躍」的地震波衝擊，而不是此前認為由於地震引發的當地破碎岩層，由於相對靜態的自身壓力導致的附近地殼重組。據2003年的《科學美國人》（ScienceAmerican）雜誌3月號文章報道，美國地質勘探局的菲爾澤和加州大學的布羅德斯基教授，分析了近20年發生在南加州的數以千計的地震中餘震的數據後，得出了這一結論。他們的研究可能改變了關於以前餘震發生原因的預測。
2002年11月發生在美國阿拉斯加迪納利斷層的強烈地震，使高速公路彎曲變形。令人意外的是，這起規模7．9級的地震也在南方幾千公里遠的猶他州引發了一連串小地震。迪納利地震的震中在安克雷奇（阿拉斯加州首府）東北283公里處，一連串地震波從那兒傳遞出去。這些地震波使地殼小幅度地擴張與收縮，然後會在岩層破裂帶邊緣被「絆倒」，而引發當地地震，即餘震。美國地質調查所的地球物理研究學者布蘭皮德整合了迪納利地震的分析結果。他說，猶他州的地震讓他更加堅信，由地震波誘導產生的岩層應力（指物體受到外力作用但不能位移來抵消外力時，內部產生的反作用力），可在幾千公里之外激發地震。這個發現使得地質學家相信，遠距效應（即在遙遠地方引發新的地震）極可能是多數大地震的共同後遺症。
根據英國《自然—地球科學》期刊5月號公布的研究，說類似於5月12日的汶川強震，可能會在半個地球之外引發地震，幾率高達95%。美國地質學家發現，1990年以來，15次7級以上的大地震中，12個產生表面波（即地震波沿地表或地球內部界面迅速向遠方傳遞），在其他大洲的斷層系統上引發了較小型地震。美國地質勘探局的專家帕森斯解釋說，科學家早就知道強震的表面波會迅速向遠方傳遞，不過他們此前認為這些所謂的表面波移動引發地震只是特例，但讓人驚訝的是，這種地震一直在發生。
舉例來說，2004年12月發生在印尼蘇門答臘外海的強震，就在遙遠的阿拉斯加、加州與厄瓜多爾引發了地震。雖然遠處地震引發的規模都較小，約在里氏3到5級之間，但也沒有理由認為，它們的威力不可能與原發地震同級或更強。帕森斯與合作者為了評估強震在地球其他地方的影響，分析了500多個地震觀測站的寬頻地震儀。他們偵測出大量因大地震引發的遠方地震，即便這兩個地區的地殼構造彼此獨立。帕森斯解釋說，地震波向外散播的惟一原因是動力刺激，這些地震波沿着地表或地球內部界面，經過遙遠的距離後也未縮小。
這些沿着地表或地球內部界面遊走的地震波被稱為面波，經過遙遠的距離後也未縮小的原因在於地球表面是球面：在震中同一半球傳播時是擴散，在另一半球是集中。地震波在傳播過程中的能量密度變化，與單位時間擴散的大圓周長C成反比。設地震的總能量為Q，能量密度為δ，穿過的面積為S=Cl=2πRlsinφ，l為單位弧長，R為地球半徑，則有
δ=Q/S=Q/(Cl)=Q/(2πRlsinφ)(1)
其中，圓心角φ為震中和地心連線與大圓上任一點和地心連線的夾角。由（1）式可知，在φ=0和φ=π時，能量密度δ為無窮大，在φ=π/2時，即經過地表最大圓時，能量密度δ最小。這就是說，假定地震波能量在傳播中無損耗，震中的地心對稱點處的能量密度最大。該公式表明，能量密度δ在震中同一半球中隨震中與地心連線的長度增加而減少；在震中的另一半球，能量密度δ在震中的另一半球中隨震中與地心連線延長線的長度增加而增加。
舉例來說，2004年12月發生在印尼蘇門答臘外海的強震，就在遙遠的阿拉斯加、加州與厄瓜多爾引發了地震。厄瓜多爾（西經80，南緯0）恰恰就是印尼蘇門答臘（東經100，南緯0）的地心對稱點。這是一個很有說服力的解釋。
特性研究
在石油勘探的近地表調查中，一般採用小折射、微測井、地震資料的大炮初至資料調查近地表結構，這些方法均採用折射波。眾所周知，折射波存在的前提是下層介質的速度一定要大於上層介質的速度，這樣才能在界面形成折射波，如果存在低速夾層和速度倒轉，則利用折射波來求取表層結構難以進行。對於複雜的低信噪比地區，以及巨厚的低降速帶引起的低頻靜校正分量的存在是地震資料靜校正的難點之一。
針對這些比較複雜的地質情況，利用瑞雷面波特性進行表層結構的計算，提出了一整套思路。本文就是研究如何利用瑞雷面波的特性，將其應用到石油勘探的表層調查中。瑞雷面波是一類頻率較低、能量較強的次生波，且主要沿着介質的分界面傳播，其能量隨着與界面距離的增加迅速衰減。瑞雷面波與反射波、折射波一樣都含有地下介質的地質信息。從瑞雷面波的概念、波動方程、頻散方程、頻散特徵、三層介質模型理論分析、高階振型的正演與反演研究以及實際資料的應用等方面，說明了利用石油勘探大炮記錄中的瑞雷面波和工程上的瞬態瑞雷面波勘探能夠進行表層調查。
在不同地區不同情況下，通過對石油勘探地震單炮記錄中瑞雷面波和瞬態瑞雷面波的提取、頻散曲線的計算、頻散曲線的解釋以及採用改進的阻尼最小二乘法反演，確定了兩套方案，即第一個方案是在有小折射資料的前提下，利用石油勘探原始大炮記錄中的瑞雷面波進行表層結構調查的方法，第二個方案是在沒有小折射資料的情況下，利用工程上的瞬態瑞雷面波勘探進行表層結構調查，經過實際資料的驗證，兩套方案還是比較可行的，有效的。
重慶曆來號稱「山城」，屬丘陵地區，但隨着城市建設的快速發展，開山築路，削高填低，大多數新城區道路寬闊筆直，成為人造平原。在這個過程中，大量溝谷低洼地區被回填，形成厚度幾米至幾十米不等的填土區域。為了節省成本，大量建構築物以填土作為地基，需要對填土做地基處理，目前處理方式一般為強夯處理。目前對填築地基質量檢測一般採用靜力載荷、動力觸探、灌砂法等方法，這些檢測方法工作周期長、效率低，且屬於「以點代面」類型的檢測方法，其檢測結果必然存在較大的局限性。
面波檢測是一種新興的岩土原位測試技術，與常規的檢測方法相比，具有設備簡單、使用方便快捷、經濟高效、無損檢測等優點，目前已逐漸在工程中推廣應用。隨着重慶地區填土地基處理項目越來越多，迫切需要用面波這樣方便快捷的地基處理質量檢測方法代替傳統方法。一直重視物探工作的發展，新購置了重慶地質儀器廠生產的在國內領先的DZQ48D型工程地震儀，其面波測試可用於填土地基處理質量檢測，也可用於勘察階段場地剪切波速測試、場地覆蓋層地層劃分、淺埋空洞探測等。
面波在非均勻介質中傳播，具有頻散特性，波長不同，穿透深度不同，不同波長反應不同深度的介質情況。面波探測技術根據其頻散特性計算頻散曲線反演面波速度或橫波速度，從而對地下地質情況進行探測的一種應用地球物理方法。
國內廣泛利用利用瑞雷波進行工程地質勘察和檢測，基於瑞雷波的如下特性:瑞雷波在層狀介質中傳播，具有明顯的頻散特性，而這一特性與地層的瑞雷波相速度及空間分布具有唯一對應關係；瑞雷波的穿透深度與激發的波長密切相關，激發的頻率越低，勘探深度愈大；瑞雷波相速度與層內的橫波速度具有明顯的相關性，當地層的泊松比較大時(δ>0.4)，瑞雷波的相速度與橫波速度相差小於5%，因此，可以用瑞雷波相速度VR近似代替VS使用；瑞雷波勘探的直接成果是瑞雷波的頻散曲線，其頻散曲線及其變化特徵與地下的地質條件(地層的層數及厚度，各層的縱波速度、橫波速度、密度及各層物理力學性質)具有密切的聯繫，正確地識別頻散曲線的變化特徵，詳細研究其變化規律，就可以作出符合客觀地質條件的解釋。
目前國內利用面波檢測填土地基處理質量的技術體系日益成熟，但用於重慶地區的鮮有論述。重慶地區的填土成分一般為塊、碎石土及亞粘土，極不均勻，塊石大者直徑兩三米，孔隙多，面波測試成果離散性大，用面波檢測地基處理質量有一定難度。本次研究的目的就是針對重慶地區填土特性，研究出一套適用於重慶地區的填土地基面波質量檢測技術。
專家解讀
北京時間5月12日14時28分，四川阿壩藏族羌族自治州境內的汶川縣發生里氏7.8級地震
專家稱地震面波對高層建築影響較大
面波對高層建築影響比較大
中國地震局地震預測研究所研究員張國民說，這次汶川發生地震是屬於淺源地震，其破壞力度較大。地震可按照震源深度分為淺源地震、中源地震和深源地震。淺源地震大多發生在地表以下30公里深度以上的範圍內，占地震總數的70%以上，所釋放的地震能占總釋放能量的85%，是地震災害的主要製造者，對人類影響最大。
在地震學中，一般發生的震級越高，其破壞力度越大。這次汶川地震7.8級，其震中地區的破壞力度在10度左右，會造成房倒屋塌、地質滑坡和地面裂縫等災害。
目前還沒有關於這次地震的詳細數據和反映地震破壞力度的地震烈度分布表(美國地質調查局在其網站上公布了一個粗略的地震烈度分布圖，該圖是在未經過實地考察的情況下得出的)。中國地震局的陳長林對記者說，地震烈度分布表估計1到2天就會出來。相關專家組已經到達汶川，目前調查工作已經開始。不過所幸的是，雖然地震強度與32年前的唐山大地震相同，但是現在看來，損失應該小於唐山大地震。
1976年的唐山地震，是建國以來最大的自然災害，造成24萬人死亡。當時的震中在城市中心區下方，屬於城市直下型地震，所以引起的破壞很嚴重。而這次汶川地震，震中附近沒有較大的城市，當地人口10萬多一點，分布相對不密集，包括汶川縣在內的約二百公里長、十幾公里寬的極震帶，大多處于山區，由此損失會小於唐山大地震。
另外關鍵的是，這次地震發生在白天。「大部分人都在外面活動，這大大減少了死亡的可能性，所以你也會發現，一些地區，傷亡比較嚴重的是學校，因為學生們都在樓里。」中國地震局的一位專家說。
對於這次地震波及全國大部分省份的原因，中國科技大學的倪四道說，像2001年青海崑崙山口的8.1級地震是在中國的西部，西部的城市比較有震感，而東部城市震感不是很強。四川這次地震離東部比較近，距離北京、上海這些大城市距離大概有1500公里。對於其他地區屬於遠震，即1000公里以外能感受到。而這次地震的面波，對高層建築影響比較大，對低層建築影響比較小，而現在大部分城市高層建築很多，所以波及的城市很多。
中科院地質與地球物理研究所研究員王二七分析說，全國許多地方震感強烈，還有一個重要原因就是地震發生地汶川-茂汶大斷裂帶以東的四川地塊相對堅硬，地震波傳播的能力比較強。
預報很準的情況比較少見
針對瞞報地震預測的傳言，中國地震局新聞發言人張宏衛13日說，所謂為了保證奧運前的安定局面而瞞報地震預測結果的推測「是沒有道理的」。地震預測或預報在中國分為中、長、短、臨四種，中國現在的中長期預測準確率大概是30%左右，而短臨期預測率非常低，而且地震預測本身就是世界性難題，「上天」容易「入地」難，決定了地震預測的難度。
現在國內的地震監測有很多種，一個是監測地震活動本身的，一個是監測地下水、重力、形變的變化等，每個省的監測網由許多台組成。「在這次地震前沒有什麼預報，從目前的技術水平看很正常，預報很準的情況其實是比較少見的，除非地震有很多前震，可以(使人)警覺起來。」中國地震局地球物理研究所研究員陳學忠說。「在地震預報方面，美日等發達國家比我們沒有任何先進的。他們的先進是在於，建築設防的安全性上，還有就是地震發生以後，可以相當快地確定位置和震級。」倪四道說。
另外，中國的地震預報發布除了政府外，任何單位和個人無權公開發布關於地震的信息，「先由專業人員經過匯總，經過專家評委會的論證後，政府部門根據這些情報來發布預報。中長期的預報每年都報給政府做準備，真正能起到作用的還是短臨預報，像半個月的尺度才能起到好的效果。」陳學忠說。
各地政府再根據中長期的預報，以及當地的往年地震情況，在城市規劃時有一個設防標準，在考慮經濟成本的情況下，做城市建築預防工作。全國的建築物抗震級別沒有統一的標準，具體標準主要由各地政府主導，設防是政府行為，根據當地的財力開展設防工作。
「處於極震區的汶川等縣，本來處於地震高髮帶，這方面的設防準備是不可缺少的，對於這次巨大地震，顯然準備是不充分的。」陳學忠說，「從目前的情況看，成都市離震中距離比較近，但沒有比較大的傷亡和影響，可以看出這跟比較規範的大中型城市預防有關係。」對於農村地區的設防，全國各地情況差別很大，「一些地方還是很成問題的，基本上是不設防的，這需要政府做好引導工作」。
水庫誘發地震問題
還有一個令公眾十分關心的問題是，這次地震與三峽工程、都江堰等水利工程是否有聯繫？反過來，這次地震對這些水利工程是否有影響？「我覺得它們在地理上隔得比較遠，聯繫的可能性不大，沒有明確的依據來說它們有聯繫，不可能是誘發地震，誘發地震也不可能這麼遠，這是純粹的構造性地震。以前沒有三峽工程時不是照樣有地震嗎？」陳學忠說。
而此前長江委設計院地震處處長曾新平說，三峽大壩與汶川不在一個地質構造單元。三峽庫區主要在鄂西山地和四川盆地東部，汶川處於龍門山地震帶，二者在地質上沒有任何聯繫。所以，汶川地震與三峽工程無關。
曾新平說，水庫蓄水誘發地震主要在庫區，一般離庫岸5公里左右，最遠不超過15公里。目前三峽水庫蓄水回水不到重慶，即使產生誘發地震，也會在重慶以下地區。此前，三峽水庫蓄水誘發地震主要在巫山以東庫區。
重慶市新聞發言人周波十三日稱，震後當地報有十七座水庫存在安全隱患，而經國土部門對三峽庫區二、三期已治理項目、搬遷避讓項目的監測，未發現安全隱患。[1]