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大多數(shù)巖石，如果不強迫它以太大的幅度振動，具有線性彈性，即由于作用力而產(chǎn)生的變形隨作用力線性變化。這種線性彈性表現(xiàn)稱為服從虎克定律，是以與牛頓同時代的英國數(shù)學(xué)家羅伯特·虎克(1635～1703年)而命名的。這種線性關(guān)系的加重物的彈簧伸展來表示。如果重物的質(zhì)量加倍，線性彈簧的伸展也加倍，如果重物回到原來大小，則彈簧回到原來位置。相似地，地震時巖石將對增大的力按比例地增加變形。在大多數(shù)情況下，變形將保持在線彈性范圍，在搖動結(jié)束時巖石將回到原來位置。然而在地震事件中有時發(fā)生重要的例外表現(xiàn)，例如，當(dāng)強搖動發(fā)生于軟土壤時，會殘留永久的變形，波動變形后并不總能使土壤回到原位，在這種情況下，地震烈度較難預(yù)測。我們將在本書后面談到這些關(guān)鍵的非線性效果。
當(dāng)施加的力加倍時，彈簧的伸展也加倍
彈簧的運動提供了極好的啟示，說明當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^巖石時能量是如何變化的。與彈簧壓縮或伸張有關(guān)的能量為彈性勢，與彈簧部件運動有關(guān)的能量是動能。任何時間的總能量都是彈性能量和運動能量二者之和。對于理想的彈性介質(zhì)來說，總能量是一個常數(shù)。在最大波幅的位置，能量全部為彈性勢能；當(dāng)彈簧振蕩到中間平衡位置時，能量全部為動能。我們曾假定沒有摩擦或耗散力存在，所以一旦往復(fù)彈性振動開始，它將以同樣幅度持續(xù)下去。這當(dāng)然是一個理想的情況。在地震時，運動的巖石間的摩擦逐漸生熱而耗散一些波動的能量，除非有新的能源加進(jìn)來，像振動的彈簧一樣，地球的震動將逐漸停息。對地震波能量耗散的測量提供了地球內(nèi)部非彈性特性的重要信息，然而除摩擦耗散之外，地震震動隨傳播距離增加而逐漸減弱現(xiàn)象的形成還有其他因素。
由于聲波傳播時其波前面為一擴張的球面，攜帶的聲音隨著距離增加而減弱。與池塘外擴的水波相似，我們觀察到水波的高度或振幅，向外也逐漸減小。波幅減小是因為初始能量傳播越來越廣而產(chǎn)生衰減，這叫幾何擴散。這種類型的擴散也使通過地球巖石的地震波減弱。除非有特殊情況，否則地震波從震源向外傳播得越遠(yuǎn)，它們的能量就衰減得越多。
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