Sự khác nhau về cách thức lan truyền, đặc trưng dao động của phần tử môi trường,... dẫn đến việc phân chia ra các loại sóng địa chấn. Sự khác biệt lớn nhất là giữa sóng khối (Body waves) và sóng mặt (Surface waves).

• Sóng khối lan truyền qua phần bên trong của Trái Đất. Sóng mặt lan truyền trên bề mặt, là mặt tiếp giáp giữa các pha của vật chất là rắn-không khí, nước-không khí, và rắn-lỏng.
• Sóng mặt suy giảm chậm hơn với khoảng cách so với các sóng khối.
• Chuyển động hạt môi trường của sóng mặt lớn hơn của sóng khối, do đó khi động đất thì sóng trên bề mặt có xu hướng gây ra nhiều thiệt hại.

Những nghiên cứu về sóng địa chấn cũng được áp dụng cho địa chấn trên các hành tinh (Asteroseismology).

Sự thay đổi theo độ sâu của tốc độ truyền sóng P (đen) và sóng S (xám), theo mô hình IASP91

Sóng khối

Sóng khối (Body waves) truyền qua phần bên trong của Trái Đất. Nó tạo ra đường tia sóng (raypath) khúc xạ do các thay đổi mật độ và modul (độ cứng) ở phần bên trong của Trái Đất. Mật độ và modul thay đổi tùy theo nhiệt độ, thành phần, và pha của vật chất. Hiệu ứng này tương tự như sự khúc xạ của sóng ánh sáng.[2]

Sóng sơ cấp, sóng dọc P

Sóng sơ cấp (Primary waves) hay sóng P, sóng dọc, sóng nén là sóng có phương dao động của hạt môi trường xảy ra dọc theo phương truyền. Sóng P là sóng áp suất, truyền nhanh hơn sóng khác. Trong quan sát động đất nó đến trạm địa chấn đầu tiên, nên có tên là sơ cấp (Primary). Sóng này có thể đi qua loại vật liệu bất kỳ, gồm cả chất lỏng, khí, và có thể truyền nhanh gần gấp đôi so với tốc độ của sóng S. Tốc độ truyền sóng dọc Vp xác định theo công thức:

v p = K + 4 3 G ρ {\displaystyle v_{p}={\sqrt {\frac {K+{\frac {4}{3}}G}{\rho }}}}

trong đố K là modul đàn hồi hay modul nén (Bulk Modulus), G là modul ngang hay modul trượt (Shear modulus), và ρ {\displaystyle \rho } là mật độ tự nhiên tính ra (Mg/m3 hoặc g/cm3).

Trong không khí và nước, chúng có dạng sóng âm thanh. Tốc độ lan truyền sóng P là 330 m/s trong không khí, 1450 m/s trong nước, khoảng 5000 m/s trong đá granit, trên 8000 m/s trong quyển manti và lõi. Trong địa vật lý thăm dò quen dùng thuật ngữ sóng dọc để chỉ sóng P.

Sóng thứ cấp, sóng ngang S

Sóng thứ cấp (Secondary waves) hay sóng ngang (Tranverse waves), sóng cắt (shear wave), sóng S, là sóng có phương dao động của hạt môi trường ngang theo phương truyền. Sóng S truyền chậm hơn sóng P, giá trị thường cỡ 60% tốc độ sóng P ở cùng môi trường đó. Trong quan sát động đất nó đến trạm địa chấn sau sóng P, nên có tên là thứ cấp (Secondary). Sóng S chỉ truyền trong chất rắn hoặc thể vô định hình gần rắn, không truyền qua chất lỏng và khí. Tốc độ truyền sóng ngang Vs xác định theo công thức:

v S = G ρ {\displaystyle v_{S}={\sqrt {\frac {G}{\rho }}}}

Các tham số điển hình của đất đá ở Trái Đất cho ra tỷ số v p / v s {\displaystyle v_{p}/v_{s}} vào cỡ 3 {\displaystyle {\sqrt {3}}} .

Trong địa vật lý thăm dò thường dùng thuật ngữ sóng ngang để chỉ sóng S. Trong những đo đạc nhất định còn phân biệt sóng theo phương dao động:

• Sóng ngang SH (Shear Horizontal) có phương dao động hạt nằm ngang;
• Sóng ngang SV (Shear Vertical) có phương dao động hạt gần thẳng đứng.

Sóng mặt

Sóng mặt (Surface waves) lan truyền trên bề mặt, là mặt tiếp giáp giữa các pha của vật chất là rắn-không khí, nước-không khí, và rắn-lỏng. Bùn nhão phủ trên đá cứng có thể xem là gần lỏng và sóng mặt xuất hiện ở mặt đá cứng. Sóng mặt lan truyền chậm hơn sóng khối (P và S), và dao động của hạt môi trường có dạng phức tạp, nhưng biên độ giảm dần theo độ sâu. Trong trận động đất mạnh, sóng mặt có thể có biên độ của một vài cm, và là sóng gây phá hủy.[3]

Sóng Rayleigh

Sóng Rayleigh, còn gọi là rung cuộn mặt đất (Ground roll), là sóng mặt lan truyền có gợn sóng tương tự như sóng trên mặt nước (chú ý rằng, tuy nhiên ở sóng mặt nước các chuyển động hạt ở tầng nước nông là ngược dòng và lực khôi phục là lực hấp dẫn, còn trong Rayleigh và sóng địa chấn khác thì lực khôi phục là lực đàn hồi).

Sự tồn tại của các sóng này được John William Strutt, Lord Rayleigh, dự báo vào năm 1885, và sau đó đặt theo tên ông. Sóng truyền chậm hơn sóng khối, vào khoảng 90% tốc độ sóng S cho môi trường đàn hồi đồng nhất điển hình. Trong môi trường phân lớp (như lớp vỏ và lớp manti trên) tốc độ sóng Rayleigh phụ thuộc vào tần số và bước sóng.

Sóng Love

Sóng Love là sóng mặt ngang phân cực ngang (sóng SH), chỉ xuất hiện trong môi trường nừa không gian vô hạn bị phủ bởi một lớp có bề dày hữu hạn.[4] Chúng được đặt tên theo nhà toán học người Anh A.E.H. Love, người tạo ra một mô hình toán học của sóng năm 1911. Sóng lan nhanh hơn sóng Rayleigh một chút, vào khoảng 90% tốc độ sóng S, và có biên độ lớn nhất.

Sóng Stoneley

Sóng Stoneley là một loại sóng Rayleigh biên độ lớn lan truyền dọc theo ranh giới rắn-lỏng, hoặc trong điều kiện cụ thể có thể lan truyền dọc theo ranh giới rắn-rắn. Chúng có thể được tạo ra dọc theo thành hố khoan chứa đầy dung dịch khoan, và là nguồn nhiễu đồng bộ chính trong Địa chấn mặt cắt thẳng đứng (Vertical Seismic Profiling, VSP), cũng như tạo thành phần tần số thấp của nguồn trong phép đo âm thanh hố khoan (sonic logging).[5] Phương trình sóng Stoneley lần đầu tiên được Robert Stoneley ở Đại học Cambridge đưa ra.

Sự lan truyền của sóng địa chấn và các ranh giới ở trong lòng Trái Đất