Фокальный механизм
Фокальный механизм землетрясения , описывает деформацию в области очага генерирующую сейсмические волны . В случае события, связанного с разломом , это относится к ориентации плоскости разлома , которая сместилась, и вектору скольжения , а также известно как решение плоскости разлома . Механизмы очага выводятся из решения тензора момента землетрясения, который сам оценивается путем анализа наблюдаемых сейсмических волн . Фокальный механизм можно вывести, наблюдая за характером «первых движений» независимо от того, ломаются ли первые приходящие волны P вверх или вниз. Этот метод использовался до того, как формы сигналов были записаны и проанализированы в цифровом виде, и этот метод до сих пор используется для землетрясений, слишком слабых для простого решения тензора момента. Механизмы очага в настоящее время в основном выводятся с использованием полуавтоматического анализа записанных сигналов. [ 1 ]
Тензорные решения моментов
[ редактировать ]
Решение тензора момента отображается графически с использованием так называемой диаграммы пляжного мяча . Характер энергии, излучаемой во время землетрясения с единственным направлением движения на одной плоскости разлома, можно смоделировать как двойную пару , которая математически описывается как частный случай тензора второго порядка (аналогичного тензору напряжений и деформаций ), известного как как тензор момента.
Землетрясения, не вызванные движением разломов, имеют совершенно иную картину энергетического излучения. в случае подземного ядерного взрыва Например, тензор сейсмического момента изотропен , и это различие позволяет легко отличить такие взрывы от их сейсмического отклика. Это важная часть мониторинга, позволяющая различать землетрясения и взрывы в рамках Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний .
| Левосторонний
забастовка |
Правосторонний
забастовка |
Нормальный
провал |
Тяга/реверс
провал |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
Графическое представление («сюжет о пляжном футболе»)
[ редактировать ]
Данные о землетрясении отображаются с использованием стереографической проекции нижнего полушария . Азимут . и угол взлета используются для построения положения отдельной сейсмической записи Угол взлета — это угол от вертикали сейсмического луча, выходящего из очага землетрясения. Эти углы рассчитываются по стандартному набору таблиц, описывающих связь между углом взлета и расстоянием между фокусом и станцией наблюдения. По соглашению, закрашенные символы обозначают данные со станций, где первое зарегистрированное движение P-волны было вверх (волна сжатия), пустые символы обозначают падение (волна растяжения), а крестики — для станций, приходы которых слишком слабы, чтобы можно было почувствовать движение. Если имеется достаточно наблюдений, можно нарисовать два хорошо ограниченных ортогональных больших круга , которые отделяют наблюдения сжатия от растяжения, и это узловые плоскости. Наблюдения со станций без четкого первого движения обычно лежат вблизи этих плоскостей. По соглашению, квадранты сжатия закрашены цветом, а левый сектор напряжения — белым. Две узловые плоскости пересекаются по оси N (нейтральной). Оси P и T также часто наносятся на график; относительно оси N эти три направления соответственно соответствуют направлениям максимального, минимального и промежуточного главных сжимающих напряжений, связанных с землетрясением. Ось P отображается в центре белого сегмента, а ось T — в центре цветного сегмента.
Плоскость разлома, вызвавшая землетрясение, будет параллельна одной из узловых плоскостей; другой называется вспомогательной плоскостью. Определить исключительно по механизму очага, какая из нодальных плоскостей является плоскостью разлома, невозможно. Чтобы устранить двусмысленность, необходимы другие геологические или геофизические данные. Вектор скольжения, направление движения одной стороны разлома относительно другой, лежит внутри плоскости разлома, под углом 90 градусов к оси N.
Например, при землетрясении в Индийском океане в 2004 году решение тензора момента дает две узловые плоскости: одна наклонена на северо-восток под углом 6 градусов, а другая - на юго-запад под углом 84 градуса. В этом случае землетрясение можно уверенно связать с плоскостью, неглубоко падающей на северо-восток, поскольку именно такая ориентация погружающейся плиты определяется историческими местами землетрясений и моделями тектоники плит. [ 3 ]
Решения по плоскости разлома полезны для определения типа разломов в сейсмогенных объемах на глубине, где не существует поверхностного выражения плоскости разлома или где океан покрывает след разлома. Простым примером успешной проверки гипотезы о расширении морского дна была демонстрация того, что ощущение движения по океаническим трансформным разломам [ 4 ] это противоположно тому, что можно было бы ожидать в классической геологической интерпретации смещенных океанических хребтов. Это было сделано путем построения решений землетрясений в океанических разломах по плоскостям разломов, которые показали диаграммы пляжного шара сдвигового характера (см. рисунки) с одной нодальной плоскостью, параллельной разлому, и сдвигом в направлении, требуемом идеей расширения морского дна. с хребтов. [ 5 ]
Решения по плоскости разлома также сыграли решающую роль в обнаружении того, что зоны глубоких землетрясений в некоторых погружающихся плитах находятся под сжатием, в то время как другие находятся под напряжением. [ 6 ] [ 7 ]
Калькулятор пляжного мяча
[ редактировать ]Существует несколько программ для подготовки решений для фокального механизма (FMS). BBC, набор инструментов на базе MATLAB , доступен для подготовки диаграмм пляжного мяча. Это программное обеспечение отображает первые данные о полярности движения по мере их поступления на разные станции. Сжатие и расширение разделяются с помощью мыши. Окончательная диаграмма подготавливается автоматически. [ 8 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сипкин, Стюарт А. (1994). «Быстрое определение глобальных момент-тензорных решений». Письма о геофизических исследованиях . 21 (16): 1667–1670. Бибкод : 1994GeoRL..21.1667S . дои : 10.1029/94GL01429 .
- ^ Юнлян Ван, Ян Цзюй, Юнмин Ян (2018), «Адаптивный анализ методом конечных элементов и дискретных элементов для микросейсмического моделирования распространения гидроразрыва перфорации в горизонтальной скважине с учетом ранее существовавших трещин», Shock and Vibration , vol. 2018, стр. 1–14, doi : 10.1155/2018/2748408 , ISSN 1070-9622.
{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Сибуэ, Жан-Клод; Ранжен, Клод; Лепишон, Ксавье Ле; Сингх, Сатиш; Каттанео, Антонио; Грейндордж, Дэвид; Клингельхофер, Фрауке; Линь, Цзин-И; Мало, Жак; Мори, Танги; Шнайдер, Жан-Люк; Султан, Набиль; Умбер, Мари; Ямагучи, Харука; Команда «Суматра Афтершокс» (2007). «Великое Суматранско-Андаманское землетрясение 26 декабря 2004 г.: сейсмические и постсейсмические движения на северной Суматре» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 263 (1–2): 88–103. Бибкод : 2007E&PSL.263...88S . дои : 10.1016/j.epsl.2007.09.005 .
- ^ Уилсон, Дж. Тузо (1965). «Новый класс разломов и их влияние на дрейф континентов». Природа . 207 (4995): 343–347. Бибкод : 1965Natur.207..343W . дои : 10.1038/207343a0 . S2CID 4294401 .
- ^ Сайкс, Линн Р. (1967). «Механизм землетрясений и природа разломов на срединно-океанических хребтах». Журнал геофизических исследований . 72 (8): 2131–2153. Бибкод : 1967JGR....72.2131S . дои : 10.1029/JZ072i008p02131 .
- ^ Айзакс, Брайан; Мольнар, Питер (1971). «Распределение напряжений в нисходящей литосфере по результатам глобального обзора механизмов очагов мантийных землетрясений». Обзоры по геофизике и космической физике . 9 (1): 103–174. Бибкод : 1971РвГСП...9..103И . дои : 10.1029/RG009i001p00103 .
- ^ Василиу, Мариус С. (1984). «Напряженное состояние погружающихся плит, выявленное в результате землетрясений, проанализированное с помощью инверсии тензора момента». Письма о Земле и планетологии . 69 (1): 195–202. Бибкод : 1984E&PSL..69..195В . дои : 10.1016/0012-821X(84)90083-9 .
- ^ Шахзад, Фейсал (2006). Разработка программного обеспечения для решения плоскостей разломов и изосейсмических карт (MSc). Исламабад: Университет Каид-и-Азам.