面波

【面波】surface wave是地震波中一種特殊類型的波，它只存在於界面附近，振幅隨着離開界面深度的增加而按指數減弱，因此稱為面波。它包括瑞雷波、拉夫波、水力波、斯通利爾波等。面波是地震勘探中的一種干擾，它的速度小（接近於橫波），頻率較低，可用組合法、濾波或間隔觀測系統加以消除。又因它有顯著的彌散現象，在天然地震中可利用它來計算表層的厚度。 ^[1] 

當體波到達地表或介質分界面時，在一定的條件下又會激發沿地面或分界面傳播的地震波，這就是面波。面波實際上是干涉波，在地震記錄圖上其波形與地球介質的均勻性有很大關係，其能量主要集中在界面附近或薄層內且隨着穿透深度的增加衰減很快。面波具有頻帶範圍寬、能量強、幅度大、傳播距離遠的特點。

主要的面波有瑞利（Rayleigh）波和勒夫（Love）波，分別以它們的發現人瑞利和勒夫的名字命名，由於瑞利波和勒夫波的產生方式不同，其性質也有所不同，它們出現在體波羣后面，一般是大振幅長週期的較規則的正弦波列，週期可由幾秒至幾百秒。在地震圖上也會經常見到一些短週期面波，如Lg、Rg、Li和πg等。 ^[2] 

當SH波進人薄層，且以大於臨界角的角度入射到自由表面時，產生全反射併發生相互間的干涉，在自由表面附近形成干涉波，該波的質點僅在水平方向運動，波的振幅隨着離開自由表面距離的增加，按指數規律衰減，這種波就是勒夫波。其傳播速度大於層中橫波速度，小於層下橫波波速，不同頻率的勒夫波其波速一般也不同。

物理上稱這種同性質波的傳播速度隨頻率改變而改變的現象為頻散現象。若頻率低的波速快，頻率高的波速度慢，則為正頻散，反之則為反頻散。勒夫波通常具有反頻散現象。

當P、SV波以大於臨界角的角度入射到薄層或自由表面時，產生全反射併發生相互間的干涉，在自由表面附近形成不均勻波，這種不均勻波的特點是波的振幅隨着離開自由表面距離的增加，按指數規律衰減，這種波就是瑞利波。理論上可以證明，瑞利波的質點運動軌跡為入射面內的逆進橢圓。其短軸的走向與波的前進方向一致，長軸則垂直於地面，因此，瑞利波在水平、垂直分向均有能量分配，通常垂直分量能量約為水平分量能量的1.47倍（中國地震局監測預報司，2007）。

在記錄圖上經常見到一些短週期面波，如Lg、Rg、Li和πg等。其中最主要的是Lg波和Rg波，短週期面波是大陸型地売結構所特有的地震波，當地震波通過的路徑上有150km以上的海洋型地売時，短週期面波便受阻而不能通過，當它們通過山脈地區時也受到強烈的衰減，因此Lg波和Rg波能否順利通過成為區別地殼結構及其性質的重要標誌。在我國各地震台站都能清晰地記錄到我國台灣地區地震的Lg和Rg波列，説明台灣海峽是大陸型地売。 ^[2]