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震源机制(Focal Mechanisms)之沙滩球(Bench Ball)

沙滩球包含如下信息:

a - 判断断层类型,可根据球的颜色快速判断

b - 判断断层的走向(strike),倾角(dip)

c - 确定滑移角/滑动角(rake)

走向\phi \in [0, 2\pi) ,倾角\delta \in [0, \pi/2],滑移角\lambda \in [-\pi, \pi)

如不了解断层的定义,可以先阅读:震源机制(Focal Mechanisms)之 断层基本知识_ddd...e_bug的博客-CSDN博客_震源机制

1. 沙滩球颜色的含义

根据P波到时,测点位置“受压”(P波首峰为正)或“受拉”(P波首峰为负数)的情况,确定沙滩球的颜色。受压(+)为深色,受拉(-)为浅色(一般为白色)。

受压、受拉理解:假设地球表面和地球深处不存在任何位移,则断层‘前进’的方向受压,‘远离’方向受拉。对于正断层(上盘向下),沙滩球的外侧受压;对于逆断层(上盘向上),沙滩球中心区域受压。

图1:地震发生时,不同位置P波首峰的正、负情况

图2:受拉或受压时沙滩球的颜色

图3 其他示例

【注意事项】

受压(compression)或者受拉(dilatation)是以P波为准的。另外有S波相关的张力轴(Tesnsion)和压力轴(Pressure),具体如下图所示(图来自P254, Introduction to seismology)。PS. 资料3中采用了S波T轴和P轴。

2. 沙滩球如何表征断层的走向,倾角和滑移角

弄清楚沙滩球如何表征断层信息前,需了解赤平投影(stereographic projection)。如不了解,可参考wiki和震源机制(Focal Mechanisms)之断层基本知识_ddd...e_bug的博客-CSDN博客_震源机制 

简言之:最外层的圆上的角度用来描述走向,同心圆用于描述倾角。对于一个走向为30°,倾角为60°,滑移角为40°的断层,可描述如下。其中,ABC为断层面的投影,EDF为辅助面的投影。为什么与断层面垂直的辅助面投影是这样的,需了解投影规则。

参考资料

[1] 很形象的震源机制介绍,三维模型帮助理解_哔哩哔哩_bilibili

[2] 地震百問-12. 何謂震源機制(Focal Mechanism)? - 中央氣象局地震測報中心

[3] 看“排球”,识断层 - 知乎

[4] Earthquake Focal Mechanism

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