上次我們教了一下沙灘排球, 大家反映有些地方學(xué)不懂, 需要實(shí)例來(lái)支撐。 正所謂,實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。 為了簡(jiǎn)明描述一個(gè)斷層,需要走向、傾角、滑動(dòng)角三個(gè)物理量(上期的傾向應(yīng)該為傾角更為準(zhǔn)確)。 ?走向(strike):斷層的走向是斷層面和水平面的交線。它有兩個(gè)方向,相差180°,為了明確起見(jiàn),規(guī)定選取站在上盤面對(duì)下盤向右看的方向?yàn)閿鄬用孀呦?,記作Ф。其取值范圍為:[0°,360°)。 ?傾角(dip):斷層面與水平面所成交角,記作δ。其取值范圍為:[0°,90°]。 ?滑動(dòng)角(rake):滑動(dòng)矢量與斷層面走向的夾角,記作λ。其取值范圍為:[0°,360°),有的是(-180°,180°]。 圖1 斷層示意圖 震源機(jī)制:地震的滑動(dòng)方向和發(fā)震斷層的取向的總稱。 震源機(jī)制球是包圍地震震源A的一個(gè)假想的球殼(震源球)的下半部分在水平面的投影。斷層面與球殼相交處表現(xiàn)為一條線。斷層破裂時(shí)應(yīng)力場(chǎng)取向控制著斷層面上滑動(dòng)的方向,沙灘球也描述了應(yīng)力的取向,灰色(深色、紅色)區(qū)域包含著反映最小應(yīng)力方向的張力軸(T),而白色區(qū)域包含著反映最大應(yīng)力方向的壓力軸(P)。 圖2 震源球投影示意圖 地質(zhì)學(xué)家希望通過(guò)震源機(jī)制解能夠獲得斷層面的取向、上盤滑動(dòng)方向以及地震涉及的斷層類型。在幾秒鐘之內(nèi)能夠獲得這些信息,對(duì)于主震-余震序列中一些震源機(jī)制解的分析可使得我們繪制沿?cái)鄬踊瑒?dòng)的片區(qū),評(píng)估地震序列期間是否不止一個(gè)斷層產(chǎn)生地震。對(duì)地震震源機(jī)制更復(fù)雜的定量分析有時(shí)能夠識(shí)別斷層擴(kuò)展的方向。 怎么才能快速?gòu)恼鹪礄C(jī)制解中讀取這些信息呢? 大致可以分為三步: 識(shí)別斷層大致類型。通過(guò)觀察震源球中心所在區(qū)域是深色還是白色,我們可以判斷地震屬于正斷層還是逆斷層。一般情況下,若沙灘球中心位于白色的壓縮區(qū)域,代表正斷層機(jī)制;若沙灘球中心位于深色的膨脹區(qū)域,代表逆斷層機(jī)制;若沙灘球中心位于斷層面和輔助線的交線上,四個(gè)象限分布比較均勻,呈較好的十字,代表走滑斷層,傾角為90°。 圖3 判斷斷層大致類型 判斷走向。由于震源機(jī)制球是震源球的下半部分在水平面的投影,常用的投影有烏爾夫網(wǎng)和斯密特網(wǎng),正上方為正北方向,我們可以直接讀出走向線的度數(shù)。 圖4 常見(jiàn)的投影 但是值得注意的是輔助面和斷層面都和震源機(jī)制球的基圓都有交點(diǎn),我們暫時(shí)不能區(qū)分輔助面和斷層面。 圖5 震源球示意圖 這里我們還需要注意,斷層面和輔助面與基圓所夾銳角為斷層可能的傾角。 這里有三個(gè)小竅門: 1、走向的讀取時(shí),基圓線一定要在輔助線或者斷層面所夾傾角的左邊; 2、兩個(gè)可能的走向是成對(duì)的讀取,即在深色區(qū)域兩底角或者白色區(qū)域兩底角; 3、震源球中心在白色區(qū)域,那么走向線應(yīng)該讀深色區(qū)域兩底角;反之,震源球中心在深色區(qū)域,走向讀取時(shí),應(yīng)該讀白色區(qū)域兩底角。 圖6 走向和傾角讀取示意圖 ![]() 結(jié)合實(shí)際情況,判斷輔助面和斷層面,確定滑動(dòng)角。震源機(jī)制解最大的難點(diǎn)是區(qū)分?jǐn)鄬用婧洼o助面,這里需要借助地質(zhì)信息。根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)信息,我們確定斷層面后,剩下的是輔助面,由此可判斷出滑動(dòng)角,確定詳細(xì)的斷層信息。在判斷滑動(dòng)角的時(shí)候,我們需要根據(jù)已經(jīng)確定的斷層面,以此為起點(diǎn),順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°為滑動(dòng)角起點(diǎn)0°,然后滑動(dòng)角逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的度數(shù)為滑動(dòng)角的大小。 圖7 滑動(dòng)角判斷示意圖 根據(jù)滑動(dòng)角的范圍,可以得到斷層的類型。常見(jiàn)的分類如下圖,其中關(guān)于滑動(dòng)角的取值范圍有兩種,其取值范圍為:[0°,360°),有的是(-180°,180°]。 圖8 滑動(dòng)角和斷層信息 利用震源機(jī)制解 圖9 部分?jǐn)鄬宇愋秃拖鄳?yīng)的震源球 ![]() 現(xiàn)在舉個(gè)實(shí)例讓大家看一看: 圖10 汶川地震震源機(jī)制球 由震源機(jī)制球可以看到: 首先根據(jù)震源球中心是位于深色的膨脹區(qū)域,可以斷定該斷層是逆斷層; 其次根據(jù)前面提到的小竅門,斷層可能的兩個(gè)走向大概為230°(傾角約40°)或者走向356°(傾角約60°); 最后根據(jù)汶川地震當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)背景,其走線為230°左右,再根據(jù)震源機(jī)制球,其滑動(dòng)角大概135°。由此可以得到汶川地震震源處斷層的參數(shù)信息為:走向230°,傾角40°,滑動(dòng)角135°,判斷為右旋斜滑逆斷層。 圖11 汶川地震構(gòu)造地質(zhì)背景 龍門山斷裂帶總體走向N45°E,傾向NW。自北西向南東,龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶由3條西傾的犁式主干斷裂帶組成,即龍門山后山斷裂、中央斷裂及前山斷裂。每條斷裂又分別由幾個(gè)不同的段落組成。自北往南,龍門山后山斷裂包括北段青川斷裂、中段汶川-茂汶斷裂;主中央斷裂包括北段的茶壩-林庵寺斷裂、中段的北川-映秀斷裂與南段鹽井-五龍斷裂,其中映秀-北川斷裂是龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶中規(guī)模最大的一條斷裂,它分隔了地殼淺層次的沉積巖與中深層次的變質(zhì)巖以及巖漿雜巖,屬超殼大斷裂。 5月12日汶川地震的起始破裂點(diǎn)即位于北川-映秀斷裂南端的映秀鎮(zhèn)附近。江油-廣元斷裂、灌縣-江油斷裂和雙石-大川斷裂分別為前山斷裂的北、中、南段。地質(zhì)考察結(jié)果表明這幾條主斷裂帶自第四紀(jì)晚期以來(lái)均顯示由北西向南東的逆沖運(yùn)動(dòng),并伴有顯著的右旋走滑分量。 在一個(gè)地區(qū)的綜合震源機(jī)制解,可以大致判斷板塊的運(yùn)動(dòng)方法和邊界類型: 常見(jiàn)的有: ?擴(kuò)散邊界=正斷層; 圖12 擴(kuò)張型板塊邊界震源機(jī)制 ?匯聚邊界=逆斷層; 圖13 匯聚型板塊邊界震源機(jī)制 ?走滑邊界(轉(zhuǎn)換斷層)=走滑斷層 圖14 轉(zhuǎn)換斷層震源機(jī)制 參考文獻(xiàn): 【1】 Cronin V S. A primer on focal mechanism solutions for geologists[J]. 2004 【2】 陳運(yùn)泰 顧浩鼎.震源理論基礎(chǔ)[M]. 2011 【3】 趙翠萍, 陳章立, 周連慶, et al. 汶川Mw8.0級(jí)地震震源破裂過(guò)程研究:分段特征[J]. 科學(xué)通報(bào), 2009(22):3475-3482 【4】 Seth Stein, Michael Wysession.An introduction to seismology, earthquakes, and earth structure[M]. 2002 |
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