地震断层错动特性的地震震源机制解的滩涂球表示

地震断层错动特性的地震震源机制解的滩涂球表示

震源模式内的两个节面的3个节面无论采用何种方法获得单一地震源机制的解，都会显示两个界面的走向、倾角和滑动角，并计算t、p和b轴的走向和倾斜角。然而，在直观地显示机制解的海滩球投影（或西瓜皮）中，只显示两个节线和三个轴在源球上的暴露位置，而不显示滑动向量。换句话说，源机制解的两个界面中只有两个参数。然而,直观显示滑动矢量,对于认识地震断层错动的性质十分重要,因此,在教科书中讲解震源机制解的沙滩球表示时,会在投影图中清楚地画出滑动矢量,例如彼得·鲍曼1在海滩球的投影中，滑动向量的表示图1是彼得·鲍曼2通常用于解释海滩的解释图2给出通常显示的震源机制解沙滩球的表示3辅助面滑动角分析我们在Matlab环境中实现了在沙滩球投影中添加滑动矢量。图4和图5是我们建议的包括了滑动矢量的可选沙滩球投影图实例,在各小图中,轴所在区域被填色,两图中的(a)图包含了有初动符号数据的台站地震射线在震源球上的出露点分布,初动符号为正者以十字表示,负者以黑圆圈表示;(b)、(c)和(d)3个小图不包含初动符号,其中,(b)图是没有指定哪一个节面为断层面的情况,于是在小图中画出了两个可能的滑动矢量;在(c)图中,假定已经根据其他数据判定节面I为断层面,绘出了相应的滑动矢量;在(d)图中,假定已经根据其他数据判定节面Ⅱ为断层面,绘出了相应的滑动矢量。图4中使用的数据是2014年10月1日四川越西M从图4看到,投影中心位于T轴所在区,即填色区。两个可能滑动矢量的起点是N和A,都指向投影中心,其中的N点和A点与P点和T点处在同一大圆面上,该大圆面以B轴为法向矢量,A点位于第Ⅰ节线上,N点位于第Ⅱ节线上,若认为第Ⅰ节面为断层面,第Ⅱ节面为辅助面,则从A点到投影中心的矢量为滑动矢量,若认为第Ⅱ节面为断层面,第I节面为辅助面,则从N点到投影中心的矢量为滑动矢量,其滑动角是滑动矢量与走向反方向(从投影中心向走向反方向画出的黑实线,黑虚线是从投影中心向走向方向画出的)之间的夹角,可以由所夹的节线线段对应的弧长来估计。为了便于估计滑动角,可在节线上用+字标出滑动角为45°、90°和135°的位置。从(c)图可清楚地看到,若第I节面为断层面(走向251.6°),则滑动角为153.0°,由此推断该断层错动是以右旋走滑为主、带有逆断层运动分量的错动;从(d)图可清楚地看到,若第Ⅱ节面为断层面(走向349.2°),则滑动角为6.9°,由此推断该断层错动是以左旋走滑为主、带有逆断层运动分量的错动。图5中各小图与图4中的类似。这里使用的数据是将图4所用初动符号数据全部变号得到的假想数据。所求震源机制节面I走向251.6°,倾角74.8°,滑动角-27.0°;节面Ⅱ走向349.2°,倾角64.0°,滑动角-163.1°;P轴走向208.0°,俯角29.7°;T轴走向302.2°,俯角7.2°;B轴走向44.4°,俯角59.3°。从图5看到,投影中心位于P轴所在区,即未填色区。两个可能的滑动矢量的起点是投影中心,分别指向N和A,其中的N点和A点与P点和T点处在同一大圆面上,该大圆面以B轴为法向矢量,A点位于第Ⅰ节线上,N点位于第Ⅱ节线上,若认为第Ⅰ节面为断层面,第Ⅱ节面为辅助面,则从投影中心到A点的矢量为滑动矢量,若认为第I节面为断层面,第Ⅰ节面为辅助面,则从投影中心到N点的矢量为滑动矢量,其滑动角是滑动矢量与走向方向(从投影中心向走向方向画出的黑实线,黑虚线是从投影中心向走向反方向画出的)之间的夹角,可以由所夹的节线线段对应的弧长来估计。从(c)图可清楚地看到,若第Ⅰ节面为断层面(走向251.6°),则滑动角为-27.0°,由此推断该断层错动是以左旋走滑为主、带有正断层运动分量的错动;从(d)图可清楚地看到,若第Ⅱ节面为断层面(走向349.2°),则滑动角为-163.1°,由此推断该断层错动是以右旋走滑为主、带有正断层运动分量的错动。比较图4和图5,当投影中心处于T轴所在区,即填色区时(图4),滑动矢量指向投影中心,滑动角为滑动矢量与走向反方向之间的夹角,其滑动角为正值,表明断层错动带有逆断层错动分量,逆断层错动分量与走滑分量的相对大小由滑动角的大小决定,滑动角越接近90°,则逆断层错动分量所占比例越大,当滑动角接近0°或180°时,则以走滑为主,前者为左旋,后者为右旋;当投影中心处于P轴所在区,即未填色区时(图5),滑动矢量从投影中心向外,滑动角为滑动矢量与走向方向之间的夹角,其滑动角值应冠以负号,表明断层错动带有正断层错动分量,正断层错动分量与走滑分量的相对大小由滑动角的大小决定,滑动角越接近-90°,则正断层错动分量所占比例越大,当滑动角接近0°或-180°时,则以走滑为主,前者为左旋,后者为右旋。上文的讨论表明,在震源机制解的沙滩球投影图中包括了滑动矢量表示之后,的确能提供更直观的信息,让人们认识该地震断层错动的特征。由于添加滑动矢量是由独立的函数完成的,是否在震源机制解的沙滩球投影图中包括滑动矢量表示,可根据应用场合而定。例如,在画出多个可接受的震源机制解时,就不必每个解都显示滑动矢量,可只对选定的最佳机制解画出滑动矢量。4滑动矢量表示通过与以往震源机制解投影图的比较,我们认为,在沙滩球投影图上添加滑动矢量表示,会使这种传统的、应用广泛的表示方式