震源机制解综述
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第44卷第2期2021年4月地震研究JOURNAL OF SEISMOLOGICAL RESEARCH Vol.44,No.2 Apr.,2021地震研究44卷2006;崇加军等,2010;孙茁等,2014;潘睿等, 2019)均能准确测定较大地震(通常为M≥5.0地震)的震源深度,测量精度一般能达到1km左右(崇加军等,2010)。
不同研究人员和机构给出的2次通海地震的震源机制解反演结果表明,断层节面的几何参数和滑动方向均存在较大差异,如王月等(2020)统计的不同研究得到的快速地震矩张量反演结果和王光明等(2018)利用CAP方法反演得到的震源机制解显示,这2次地震的发震断层走向存在相差约180°的情况,且中国地震台网中心给出的断层滑动角(~40°)与其他研究给出的断层滑动角(~10°)相差较大,是由于早期地震波形数据不完整和(或)反演过程中采用了不同的滤波频带、速度模型等,还是因为这2次地震确实发生在几何参数完全不同的2条断层上,这一问题不论是对于区域活动断裂分布还是地震危险性分析均值得进一步深入研究。
为了获得更加准确的2018年2次通海M S5.0地震的震源机制解和震源深度,本文利用CAP方法,采用3种不同的区域速度模型并在2个频率范围内反演其震源机制解及震源深度。
此外,本文采用sPn深度震相(任克新等,2004;张瑞青等, 2008;孙茁等,2014)独立测定2次地震的震源深度,但考虑到sPn深度震相的拾取需要一定的经验且存在较大的不确定性(潘睿等,2019),笔者选取震中距大于260km、台站方位角约为300°的多个地震台记录到的波形,准确拾取Pn及sPn深度震相到时,测定了2次地震的震源深度。
1数据选取和研究方法1.1台站分布和数据概况2018年2次通海M S5.0地震发生于川滇菱形地块东南端,该地区地质构造复杂、深大断裂发育,震中100km范围内发育有红河断裂、曲江石屏断裂和小江断裂等主要活动断裂及其他次级断裂(图1、2),地震活动频繁且剧烈(皇甫岗, 2009)。
SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETIC OBSERV ATION AND RESEARCH 第41卷 第3期2020年 6月Vol.41No. 3Jun. 2020地震地磁观测与研究doi: 10. 3969/j. issn. 1003-3246. 2020. 03. 0230 引言据中国地震台网正式测定,2020年5月18日21时47分在云南昭通市巧家县发生M S 5.0破坏性地震。
本次地震震级不大,却也造成4人死亡(巧家县3人、鲁甸县1人),28人受伤。
截至2020年5月30日20时,共发生余震594次,其中 M 3.0—3.9地震1次,M 2.0—2.9地震4次,M 2.0以下地震589次。
历史地震记录表明,巧家M S 5.0地震震中附近区域曾于2003年11月15日、11月26日发生鲁甸M S 5.0、M S 5.1地震,2004年8月10日发生鲁甸M S 5.6地震,2014年8月3日发生鲁甸M S 6.5地震,2017年2月8日发生鲁甸M S 4.9地震。
巧家震区地处川滇块体东侧的昭通—莲峰断裂带,该位置属于川滇块体与华南地块的边界带,也是活动、变形的大凉山次级块体与相对稳定的华南地块之间的边界带,是中国大陆内部地震活动最强地区之一(常祖峰等,2014)。
昭通—莲峰断裂带由莲峰断裂、昭通—鲁甸断裂和会泽—彝良断裂等3条NE 向右旋走滑逆冲断裂组成(李西等,2018),断裂几何结构复杂。
强烈的块体运动和复杂的断裂交叉分布,是造成该地区中强以上地震易发、多发的主要原因。
震源机制解是地震学研究中的重要参数,其反演可以为地震时空破裂过程求解提供基本参数,协助地震应急响应工作及地震早期预警,还可以得到地震释放的构造应力场2020年云南巧家M S 5.0地震震源机制解与发震断层归属李文涛1) 党文杰1) 金明培1),2) 程旭东1)曹舸斌1) 李 勇1)1)中国昆明650224云南省地震局2)中国昆明650504云南大学摘要 2020年5月18日云南巧家发生M S 5.0地震,基于国家和区域数字地震台网14个宽频带台的波形资料,利用CAP 方法进行反演,得到其震源机制:节面Ⅰ:走向175°,倾角70°,滑动角-18°;节面Ⅱ:走向271°,倾角73°,滑动角-159°;震源矩心深度约9 km 。
岫岩-海城5.4级地震前小震震源机制解与记录特征分析张萍;于龙伟;李涯;迮安民;刘天阁;吴野;杨红艳
【期刊名称】《地震地磁观测与研究》
【年(卷),期】2003(024)001
【摘要】采用Pn、Pg初始波初动符号,利用乌尔夫网上半球投影,用作图方法求解了岫岩-海城震区(1999年1月~1999年11月29日)主震前辽宁数字地震台网记录(ML≥2.5)的41个小震的震源机制参数.结合前震记录的某些特征,对主震前应力方向的时空变化,震源错动性质进行分析和讨论.
【总页数】10页(P29-38)
【作者】张萍;于龙伟;李涯;迮安民;刘天阁;吴野;杨红艳
【作者单位】中国沈阳,110031,辽宁省地震局;中国沈阳,110031,辽宁省地震局;中国辽宁,116012,大连地震遥测通讯站;中国辽宁,118000,丹东地震台;中国辽
宁,118400,岫岩地震台;中国沈阳,110031,辽宁省地震局;中国沈阳,110031,辽宁省地震局
【正文语种】中文
【中图分类】P315.3
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1.海城-岫岩地区较大地震前震源机制的比较 [J], 邹向荣;张萍
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3.利用数字地震记录的(P-),(S-)振幅比资料测定小震震源机制解的可靠性分析 [J],
胡新亮;刁桂苓;马瑾;李雪英;高景春;王勤彩
4.岫岩—海城Ms
5.4地震序列的震源机制解及应力场特征 [J], 张萍; 蒋秀琴
5.岫岩-海城MS 5.4地震序列的震源机制解及应力场特征 [J], 张萍; 蒋秀琴因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
深部地质洞穴塌缩的地震学证据——川东褶皱区深部的逆冲
兼塌缩型地震的震源机制求解
薛霆虓;王亮
【期刊名称】《地球与行星物理论评(中英文)》
【年(卷),期】2024(55)4
【摘要】地下深部有大型洞穴吗?本文通过地震学方法推测地下7 km左右仍存在较大的地质洞穴.本研究中使用了完整矩张量反演方法(波形拟合gCAP方法)分析了2016年12月27日在重庆市荣昌区发生的M_(L)4.7地震,得到其完整震源机制的矩张量解,波形拟合度很高.反演结果显示此次地震较为特殊,震源机制是逆冲兼塌缩型,地震矩心深度在地下7 km深处.根据震源机制的结果,加之此地震位于背斜褶皱附近,本文推断此地震的发生是背斜褶皱部的断层发生逆冲,继而导致了褶皱部的地质空洞稳定被打破,发生了垮塌和塌缩.震源机制的结果显示地震矩张量主要是水平分量,而垂直分量较少,此结果和当地构造应力很吻合.研究结果显示了完整矩张量震源机制反演方法对复杂地震的研究是很有效的手段.此外,本区域页岩气钻井深度很深,而且有水压致裂作业,推测地震可能被注水压力所诱发.
【总页数】8页(P461-468)
【作者】薛霆虓;王亮
【作者单位】安徽建筑大学土木工程学院;贺州学院人工智能学院;桂林理工大学地球科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】P315
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1.两种物态方程下铁核塌缩型超新星爆发机制的数值模拟
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甘肃岷县两次中等地震震源机制解及其误差分析王丽霞;张辉【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2017(000)008【总页数】2页(P39-40)【作者】王丽霞;张辉【作者单位】中国地震局兰州地震研究所,兰州730000;中国地震局兰州地震研究所,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】P315.32013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震是甘东南地区近77年来发生的最大一次破坏性地震事件, 2011年2月和11月在本次地震震中附近区域分别发生了4.0和4.5级两次中等地震,之后出现了长达21个月的4级地震平静,因此确定这两次中等地震的震源机制对于研究该区域地质构造的活动特征,分析区域的地震危险性等具有重要的研究意义。
基于甘肃区域地震台网记录的波形资料,采用CAP(Cut and Past)方法分别反演这两次中等地震的震源机制解。
两个地震事件周围可选用的地震台站较多,首先按所在方位角0°~90°、0°~180°、0°~270°和0°~360°组成不同的台站组合,测试反演结果。
测试结果显示,不同方位角台站组合的结果存在一定的差异,但结果总体上比较稳定。
最后我们挑选方位角覆盖均匀的12个台站得到这两个地震震源机制解,岷县4.0级地震矩心震源深度7 km,最佳双力偶解: 节面Ⅰ走向131°/倾角41°/滑动角57°,节面Ⅱ走向352°/倾角57°/滑动角115°,矩震级MW=4.36;岷县4.5级地震震源矩心深度6 km,其对应的最佳双力偶解:节面Ⅰ走向317°/倾角53°/滑动角52°,节面Ⅱ走向189°/倾角51°/滑动角129°,矩震级MW=4.59,两次地震震源机制类型均为走滑兼逆冲型。
2022年青海门源M_(S)6.9地震震源机制解
韩立波
【期刊名称】《地震科学进展》
【年(卷),期】2022(52)2
【摘要】2022年1月8日,青海门源地区发生M_(S)6.9地震,本文利用CAP方法反演了主震震源机制解和震源深度。
结果显示,断层节面Ⅰ:走向191°/倾角62°/滑动角173°,节面Ⅱ:走向284°/倾角82°/滑动角21°。
此次地震为走滑型地震,最佳矩心震源深度约3 km,矩震级为M_(S)6.7。
结合震源机制解和定位结果分析认为,节面Ⅱ可能为实际破裂面,本次地震发生在冷龙岭断裂和托莱山断裂的交汇部位,本次地震与2016年和1986年2次M6.4地震震源机制解不同,显示出该区域复杂的构造背景。
【总页数】6页(P49-54)
【作者】韩立波
【作者单位】中国地震局地球物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P315.33
【相关文献】
1.青海门源Ms6.4地震震源机制解与震源深度研究
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3.2022年1月8日青海门源M_(S) 6.9地震地表破裂考察的初步结果及对冷龙岭断裂活动行为和区域强震危险性的启示
4.2022年1月8日
青海门源M_(S)6.9地震序列重定位和震源机制解研究5.P波极性资料确定的2022青海门源M_(S)6.9地震序列震源机制及应力场
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II-40阿拉善左旗5.0级地震震源机制解与发震构造判定李 娟※ 张 帆 韩晓明(内蒙古自治区地震局,呼和浩特 010000)中图分类号:P315.3+3 文献标识码: A doi :10.3969/j.issn.0253-4975.2018.08.0432017年6月3日18时11分00秒,内蒙古自治区阿拉善左旗(37.99°N ,103.56°E )发生5.0级地震,震源深度9 km ,宏观震中位于阿拉善左旗额尔克哈什哈苏木乌尼格图嘎查,未造成明显地表破坏。
根据内蒙古地震台网测定,截止2017年6月20日,阿拉善左旗5.0级地震共发生余震92次,最大余震为6月3日18时54分M L 3.1地震。
余震的震级主要集中分布在M L 0.0—1.0之间,时间上主要集中在6月3—5日。
本次5.0地震发生在Ⅰ级构造单元西域地块的次级地块阿拉善块体西南边界。
该区域附近的主要活动断裂有河西堡—四道山断裂、海原断裂、天桥沟—黄羊川断裂、老虎山断裂等。
为了分析本次地震的震源机制解从而判定发震构造,基于内蒙古测震台网数据,利用波形拟合的矩张量反演方法(CAP 法)和HypoDD 双差定位法,并结合强震动场及烈度区划图综合进行判定发震构造,以期对该区地震研究提供依据。
选取震中距在50—350 km 范围的15个台站的波形记录,测定了阿拉善左旗5.0级地震的震源机制解,结果显示,5.0级地震的最佳双力偶震源机制解参数分别为:节面I 走向89°、倾角82°、滑动角8°;节面Ⅱ走向358°、倾角82°、滑动角172°;P 轴方位43°、仰角0°;T 轴方位313°、仰角11°。
矩心深度在8.6 km 处残差最小,即最佳反演深度为8.6 km 。
GCMT 、中国地震局地球物理研究所、台网中心均发布了此次阿拉善5.0级地震的震源机制解,其中GCMT 与中国地震局地球物理研究所的结果与本文基本一致,震源机制表现为左旋走滑特征,这与阿拉善块体应力场背景相一致。
梁姗姗,邹立晔,刘艳琼,等. 2023年11月—2024年2月中国大陆地区M ≥4.0地震震源机制解测定[J]. 地震科学进展,2024, 54(3): 229-236. doi:10.19987/j.dzkxjz.2024-036Liang S S, Zou L Y, Liu Y Q, et al. Determination of focal mechanism solutions of the earthquakes with M ≥4.0 occurred in the mainland of China during November 2023 to February 2024[J]. Progress in Earthquake Sciences, 2024, 54(3): 229-236. doi:10.19987/j.dzkxjz.2024-036地震科学数据应用2023年11月—2024年2月中国大陆地区M ≥4.0地震震源机制解测定梁姗姗※ 邹立晔 刘艳琼 任 枭(中国地震台网中心,北京 100045)摘要 本文利用中国地震台网记录的宽频带波形资料,采用近震全波形反演方法得到2023年11月1日—2024年2月29日发生在中国大陆地区的M ≥4.0共62次地震震源机制解。
结果显示逆断型45次,走滑型13次,正断型3次,未知型1次。
关键词 震源机制;震源参数;乌什M S 7.1地震中图分类号:P315.3+3 文献标识码: A 文章编号: 2096-7780(2024)03-0229-08doi :10.19987/j.dzkxjz.2024-036Determination of focal mechanism solutions of the earthquakes with M ≥4.0occurred in the mainland of China during November 2023 to February 2024Liang Shanshan, Zou Liye, Liu Yanqiong, Ren Xiao (China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China)Abstract In this paper, the regional full waveform inversion using the broadband waveforms recorded by China Seismic Network were conducted, and the focal mechanism solutions of the 62 earthquakes with M ≥4.0 occurred in the mainland of China during November 2023 to February 2024 were obtained. The types of these focal mechanism solutions show 45 reverse faulting, 13 strike-slip faulting, 3 normal faulting and 1 odd earthquakes.Keywords focal mechanism; source parameters; Wushi M S 7.1 earthquake0 引言据中国地震台网测定,北京时间2023年11月1日0时—2024年2月29日24时,中国大陆地区共发生M ≥4.0地震71次(表1)。
河套地震带的震源机制类型时空分布特征河套地震带是中国北方地区的一个地震活跃带,具有一定的震源机制类型时空分布特征。
根据地震学的研究,河套地震带的震源机制类型主要包括正断层型、逆断层型和走滑断层型。
正断层型地震是指地震断层上下移动,相对滑动方向与断层面相同的地震。
正断层型地震在河套地震带的震源机制中占据较大比例。
一些具有明显活动的断层,如射洪断裂、红花岗断裂等,都是正断层型地震的代表。
逆断层型地震是指地震断层上下移动,相对滑动方向与断层面相反的地震。
逆断层型地震在河套地震带的震源机制中也有一定的比例。
例如,芦家沟地震和长治地震就是逆断层型地震的代表。
走滑断层型地震是指地震断层沿断层面走滑的地震。
走滑断层型地震在河套地震带的震源机制中相对较少,但也存在一些走滑断层型地震,如辽河断裂和东兴断裂等。
河套地震带的震源机制类型时空分布特征显示出一定的规律性。
正断层型地震主要分布在河套地区的西南部,逆断层型地震主要分布在东北部和西北部,走滑断层型地震主要分布在东南部。
这种分布特征与河套地震带的构造背景和活动特点有关,反映了地壳板块运动和变形的复杂性。
此外,河套地震带的震源机制类型也与地震活动的强度密切相关。
较大的地震多以逆断层型为主,这是由于逆断层型地震破坏性较大,能够释放更多的能量。
而正断层型地震相对较小,走滑断层型地震的强度也较弱。
河套地震带的地震活动主要集中在两个时期:新元古代和中生代晚期至新近纪。
在新元古代时期,由于古板块的构造运动,河套地区出现了大规模的正断层型地震。
而在中生代晚期至新近纪时期,受到古太平洋板块向东俯冲的影响,河套地区经历了逆断层型地震的主导作用。
这两个时期的地震活动构成了河套地震带的时间分布特征。
河套地震带的空间分布特征主要受控于三个构造单元:京津北缘断裂带、太行山断裂带和山西块体。
京津北缘断裂带是一个区域性断裂带,它在河套地区形成了一系列的断裂和断层,控制了河套地震带的中部。
太行山断裂带是中国北方地区一个重要的断裂带,它延伸了数百公里,切割了河套地震带的东部。
三种方法分析2017年宁夏固原M_(S)4.6地震的震源机制解许英才;郭祥云;曾宪伟【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2022(44)5【摘要】利用宁夏区域地震台网的波形数据,基于三种不同速度模型分别使用相对稳定的Hash方法、Snoke方法及gCAP方法计算2017年9月2日宁夏固原M_(S)4.6地震的震源机制解,并根据这些结果给出了该地震的震源机制中心解。
结果表明,该地震的震源机制中心解为节面Ⅰ:走向:41°,倾角:79°,滑动角:-175°;节面Ⅱ:走向:310°,倾角:85°,滑动角:-11°。
基于速度模型3的Hash方法结果和中心解结果之间的最小空间旋转角数值相对最小,震源机制解参数最接近中心解的结果。
速度模型分层越精细,结果的精度相对越高,其中Hash方法及Snoke方法的反演结果受速度模型的影响较为明显,与Snoke方法相比,Hash方法对台站分布的要求较低,但对波形质量要求较高,要确保整个波形段和剪切波段具有一定范围的高信噪比。
在实际应用中,对于台站方位角覆盖不是很好的区域地震台网来说,或者地震震中位于台站分布相对稀少的地区且可利用台站数目不是很多的情况下,在精细速度模型和波形信噪比的阈值等参数设置较为准确的情况下,可以考虑使用Hash方法来丰富计算结果。
【总页数】15页(P1136-1150)【作者】许英才;郭祥云;曾宪伟【作者单位】宁夏回族自治区地震局;中国地震局地球物理研究所【正文语种】中文【中图分类】P319【相关文献】1.2012年11月20日宁夏永宁MS4.6地震震源机制解与发震构造2.2010年6月5日山西阳曲4.6级地震震源机制解多方法测定与比较3.用CAP方法反演2010年6月5日山西阳曲Ms4.6地震震源机制解4.用CAP方法反演2010年6月5日山西阳曲Ms4.6地震震源机制解5.新疆皮山M_(S)5.1、叶城M_(S)5.0地震震源机制解分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
四川地区地震震源机制解及震源深度特征——以中等强度地震为例魏娅玲; 蔡一川【期刊名称】《《地震工程学报》》【年(卷),期】2018(40)A01【摘要】以四川地区2008—2015年期间发生的ML4.0~6.0地震为例,利用四川区域台网宽频带波形资料,采用CAP(Cut and paste)方法计算其震源机制解和最佳震源深度,在此基础上分析地震震源机制解和震源深度空间分布特征。
结果表明:(1)四川地区地震震源机制解类型存在显著空间分区特征。
逆冲型地震集中分布在龙门山断裂带和川东盆地,揭示青藏高原的巴颜喀拉地块与华南地块的相互作用方式——强挤压。
走滑型地震绝大多数分布在川西高原和攀西地区,这是由于印度板块向北东推挤和青藏高原物质向东扩张所导致的上地壳物质沿大型断层滑移。
正断型地震主要分布在金沙江断裂带北段和汶川大震主震区,金沙江断裂带北段的拉张应力状态应是由青藏高原东部下地壳物质流动对上地壳物质有拖曳作用,与多力源组合共同作用决定的;而汶川主震区的正断型地震应是主震后震源区不同来源动力作用的复杂应力调整现象。
其他类型地震都分布在龙门山断裂带,属于汶川或芦山地震的余震活动,其成因为大震后震源区不同来源应力作用使主应力方向倾斜偏离了水平面和垂直面而引起的应力变形。
(2)震源机制解参数中的P、T、N轴反映了地震前后震源区应力状态的变化,是震源区构造应力的一种体现。
四川地区构造地震的P、T轴方位空间展布存在地区差异:川西高原地区以约31°纬线为界,北部区域P轴方位呈NEE向,南部区域呈SEE向(平均约E19°S);龙门山断裂带南段P轴方位呈SEE向(平均约E25°S),中、北段P轴方向离散,无优势方位;攀西地区P轴方位呈SE向(平均约E51°S);T轴方位在川西高原呈近SN向拉张,在攀西地区又转为NE向,呈顺时针旋转趋势。
(3)四川地区地震震源深度空间分布差异显著。
震源机制球
震源机制球是一种用来描述地震过程的工具。
它是由地震测定学家提出的一种假设,用来描述地震发生时岩石的变形状况。
震源机制球是一个三维球,它用来表示地震的震源机制参数。
震源机制球分为三个主要参数:地震的矩张量、断层面的方位角和倾角。
地震的矩张量用来描述地震的能量释放情况,断层面的方位角和倾角则用来描述地震发生时断层面的方向和倾角。
这三个参数综合起来就可以描述一个完整的震源机制。
地球上的地震是由断层运动引起的,断层面的运动方向和程度决定了地震的能量释放方式。
震源机制球可以用来确定地震的震源机制,从而了解到地震的能量释放方式。
震源机制球还可以帮助地震学家了解地震发生时的应力状态和岩石变形状况,这对于地震灾害的预测和防范具有重要意义。
震源机制球可以通过地震波的测定结果进行计算。
地震波是地震能量的传播形式,它在地球内部的传播速度受不同岩石的物理特性影响。
因此,地震波在不同岩石层的速度会有所变化,这对于测定震源机制参数非常有帮助。
震源机制球的绘制需要使用计算机模拟,根据地震波的特征数据进行计算,得出最终的震源机制。
因此,震源机制球的绘制需要有一定的地震学知识和计算机技能。
震源机制球可以用来解释地震带的形成机制,通过对不同地震带的震源机制球分析可以了解到地震带的特点和形成过程。
此外,震源机制球还可以用来预测地震灾害,根据震源机制球的分析结果可以预测地震的可能影响范围和带来的灾害程度,从而提高地震灾害的防范能力。
总之,震源机制球是地震学研究中非常重要的工具,它可以用来了解地震的能量释放方式和岩石变形状况,从而提高地震灾害的预测和防范能力。
震源机制解综述 1、引言 地震学是一门以观测资料为基础的研究地震的成因及其规律已成为地震预报的一种重要手段,它的发展奠定了地震预报的物理基础。地震震源和地震波传播介质的各种参数在强震前的变化早就被当作地震预测的地震学前兆指标,随着地震预测的深入研究,以及我国“十五”台站数字化改造的完成,我们在进一步研究地震时空强分布特征的同时,加强对地震波的运动学和动力学特征的研究,从中提取震源,我们意识到加强对地震波的运动学和动力学的研究,从中提取震源信息,对增强地震预测的物理基础,提高地震预测的水平是十分必要的。 地震是地球内部物质运动的结果,这种运动反映在地壳上,使得地壳产生破裂,促成了断层的生成、发育和活动。地震前后的地形变测量和地震波的观测研究等结果确认,天然构造地震是地下岩层的突然错动引起的。发生错动的岩层可称为地震断层。断层活动诱发了地震,地震发生又促成了断层的生成与发育,因此地震与断层有密切联系。地壳中的断层密如织网。实际地震断层的几何形状可能很复杂,但对多数地震,特别是小地震,作为初级近似,总体上可将地震看成是沿一个平面断层发生的突然错动引起的。 2、前人对震源机制解的研究历程 地震震源处地球介质的运动方式。通常所说的震源机制是狭义的,即专指研究构造地震的机制而言。构造地震的机制是震源处介质的破裂和错动。震源机制研究的内容包括,确定地震断层面的方位和岩体的错动方向,研究震源处岩体的破裂和运动特征,以及这些特征和震源所辐射的地震波之间的关系。对地震震源的研究开始于20世纪初叶。1910年提出的弹性回跳理论,首次明确表述了地震断层成因的概念。在地震学的早期研究中,人们就已注意到P波到达时地面的初始振动有时是向上的,有时是向下的。20世纪的10~20年代,许多地震学者在日本和欧洲的部分地区几乎同时发现,同一次地震在不同地点的台站记录,所得的P波初动方向具有四象限分布。日本的中野广最早提出了震源的单力偶力系,第一次把断层的弹性回跳理论和P波初动的四象限分布联系起来。此后,本多弘吉又提出双力偶力系,事实证明它比单力偶力系更接近实际。美国的拜尔利(P.Byerly)发展了最初的震源机制求解法,1938年第一次利用P波初动求出完整的地震断层面解。 3、断层及断层面参数 3.1、断层参数及分类 地震断层通常用断层的走向φS、倾角δ和滑动角λ三个参数来描述(图2.1)。按目前国际上常用的描述方法,这些参数的定义是: 走向φS:断层面与水平面交线的方向,但此交线有两个方向,为唯一确定起见,按以下原则确定其中之一为断层的走向:人沿走向看去,断层上盘在右。走向用从正北顺时针量至走向方向的角度φS来表示,0º≤φS<360°。 倾角δ:断层面与水平面的夹角。0º滑动角λ:在断层面上量度,从走向方向逆时针量至滑动方向的角度为正,顺时针量至滑动方向的角度为负。滑动方向指断层上盘相对于下盘的运动方向。-180(仰角:力轴与水平面的夹角(小于90度) 方位角:力轴在水平面上的投影线与北方向之间的夹角 倾向:节面的上表面的法线在水平面上的投影线与北方向之间的夹角,顺时针量取。) 走向φS和倾角δ是断层的几何参数,二者规定了断层的产状;滑动角λ是断层的运动参数,由这一参数的具体数值,即可描述断层的各种运动类型(图2.2)。 有人用断层的倾向代替走向,倾向指下盘断层面向上的法线之水平投影的方向,倾向恒等于走向加90°。在地震学中,通常已较少用倾向描述地震断层。
按断层节面滑动角判定 图2.2滑动角λ取不同数值所描述的断层类型 3.2、断层面上的错动 断层滑动是时间和空间的函数,断层面上的错动主要是平行于断层面的剪切位错,描述这些错动的参数如下: (1)地震矩:将地震看成断层面上的突然位错,则形成地震力矩,定义0M如下 (2)地震能量:TE (3)应力降:σ∆ (4)破裂速度:v 3.3、震源模型 震源机制解(又称地震机理)是指震源区地震发生时的力学过程。鉴于地震机理的研究尚处于探索阶段,目前还属于推断性认识,一般采用各种震源模型进行解析,一种是点源模型,另一种是非点源模型。前者根据点源作用力的不同,又进一步划分为单力偶震源模型和双力偶震源模型;非点源模型也划分为有限移动震源模型和位错震源模型两种。以上震源模型,在分析求解后,提供两组力学参数,一组为断层面走向、倾向和倾角;另一组为最大主应力轴、最小主应力轴和中等主应力轴的方位和产状。根据我国境内150次地震震源机制解,P波初动符号资料确定结果表明,大多数主压应力轴(P轴)和主张应力轴都近水平(T轴),中等应力轴近于直立。地震学的震源理论证明,在均匀弹性介质中,若在一个小的平面断层上发生一个突然的纯剪切错动,则会产生地震波辐射,这样的剪切错动震源产生的远场地震波与在震源处突然有一个双力偶的作用产生的地震波相同。即剪切元位错震源与双力偶点源在产生远场地震波的意义上是等价的。因此,当可将震源近似看成点源时,双力偶点源模型就成为描述发生了剪切错动震源的常用模型。双力偶由一对大小相等、方向相反的力偶组成,(图2.3)是一种合力和合力矩都等于零的集中力系。这样的力系作用于刚体时,不会产生任何运动效果,但在弹性体内部作用,则会使震源区介质产生突然的变形,从而向外辐射地震波。 4、震源机制解的测定 利用双力偶点源模型,根据地震波观测(或地震前后的地形变测量资料等)求震源模型参数的结果,通常称为震源机制解答,有人称作地震的断层面解。 所根据的观测资料可以是P波的初动方向、S波位移的偏振方向、直达P波和直达S波振幅的比值大小,以及P波和S波的波形资料等。双力偶点源模型的独立模型参数只有3个,例如可以是断层面(P波两个节面中的一个)的走向、倾角和滑动角(图2.1),也可以是为确定“震源坐标架”x-y-z(图2.3)相对于“地平坐标架”(例如可分别选为北、东、下三个方向)的空间方位所需要的三zyx−−个角度值。 求解的基本方法是先假定震源模型参数,计算出在给定地球地震波速度结构时,该震源模型在各观测台站所产生的地震波特征,然后与各个台站的实际观测地震波资料进行对比,二者拟合最好的模型参数就作为震源机制的解答。求解过程可以运用反演的数学方法来实现,即选定一种使各个台站的计算结果与观测结果互相拟合的准则,然后使随模型参数变化而变化的准则函数(或目标函数)最优化,即使其最小或最大,而解出模型参数来。 4.1P波初动方向法 求震源机制解答最简单的方法是根据P波初动方向的观测资料来求解。
地表垂直向地震仪记录的初至P波的振动方向,有的向上,即压缩波,记为正号,有的向下,即拉伸波,记为负号。由于介质速度结构的影响,从震源发出的P波一般不是沿直线到达每个台站Si(i=1,2,…)的,如图3.1所示意表达的。求震源机制解时,需根据已知的速度结构推算出到达每个台站Si的P波从震源处是沿什么方位Si’发出的,即需要将台站Si的记录标在震源球面的相应位置Si’上去。震源球面是包围震源的一个球面S,要求球面内的射线不再发生任何弯曲。若将每个台站Si所记录到的P波初动方向都标在震源球面上的相应位置Si’上去后,人们发现,对于天然构造地震,只要记录足够多,并且Si’在球面上的分布范围足够广,则可以找到过球面中心的两个互相垂直的平面,将震源球面上的正、负号分成4个象限,这两个平面就是上述的双力偶震源的两个节平面。找到两个节平面的空间位置后,震源坐标架的x、y、z轴和P、T轴的空间方位也就知道了。上述求解过程可以通过计算机来实现。 两个节面中有一个是断层面,但仅根据P波初动方向记录无法确定哪一个是断层面,还必须根据其他资料,例如现场地质考察资料、余震的空间分布、地震波辐射辐射花样的不对称性(图3.2)和地震波辐射的多普勒效应等,来从两个节面中分析判定实际的断层面,这种判定一般只对大地震才能实现。 4.2P波和S波振幅比方法 利用P波初动方向记录反演震源机制解虽简单易行,但也有缺陷。为能将地震波节平面的空间位置约束住,最好要有紧靠节面位置的初动符号观测数据,然而,由于P波辐射花样的固有特征,愈靠近节面,P波愈弱,初动方向愈不易辨认。再有,由于地表台站布局的限制,观测数据点在震源球面上的覆盖范围经常难以令人满意,当在震源球面上某位置有零散的初动方向数据时,它只能告诉你该点应处在P波的正象限或负象限,但不能获得节面与此观测点间的角距离有多大的信息(震源球面上某点观测到的波的振幅大小或波形资料,则含有节面离该点角距离有多远的信息),因而零散分布的初动方向数据对解答起不了多大的约束作用。此外,经常有矛盾的P波初动方向读数。上述这些因素常引起解答的不确定性。 为解决这些问题,对于较大的远地震,目前多利用在不同方位且具有不同震中距的台站上获得的地震波形记录来反演震源机制解。对地方性的中小地震,有人提出利用从震源向上射出的直达P波(Pg)和直达S波(Sg)引起的地动位移振幅比求解震源机制的方法[5-7]。 由(2.1)—(2.3)式可见,利用直达P波()和SV波()或SH()的振幅ruθuφu比,实际是利用它们的辐射花样的比值来求解震源机制参数。振幅比的辐射花样随空间方位的变化比单种波的辐射花样要强烈得多。在力偶平面内(图3.2)振幅比的辐射花样呈8瓣分布。从此意义来说,只要有正确的直达波的观测振幅比,且观测值归算到震源球面上后的位置是正确的话,振幅比观测对震源机制参数有较强的约束能力。(但是,振幅比的测量误差和射线在震源球面上出头点位置的误差也容易引起地震节面解的大误差。)此外,对于近震,可近似认为仪器对直达P波和S波的频率响应是相同的,求振幅比时可以消去仪器影响。 但在实用中,也存在一些困难。主要困难是直达S波的识别和结构影响的校正。求震源机制解的理论模型分析的皆是直达P波和直达S波的振幅比,对于近震,确定初至S波振幅常常比较困难,特别要使用垂直向的SV波初动振幅时[5,6],测量更困难些。 观测量是地动位移,为求震源机制解需要将地动位移的振幅比校正为入射波位移的振幅