震源机制解教学提纲

震源机制解

四、震源机制和震源参数

地震发生的物理过程或震源物理过程，称为震源机制。它可以通过多个地震台的地震记录图来确定。地震发生时震源处的一些特征量或震源物理过程的一些物理量，称为震源参数。震源参数包括震源断层面的走向、倾向和倾角，震源断层两盘错动的方向、幅度，震源断层面的长度、宽度，断层破裂的扩展速度，震源主应力状态，错动时释放的应力等。它可以通过震源机制断层面解、宏观地震测量及微震活动空间分析等途径来求得。震源机制和震源参数的资料对区域地壳稳定性分析至关重要。

1.震源机制

根据近几十年来的研究表明，浅源地震P波初动与震源体初动方向之间的关系较明确而简单，即P波初动具明显的象限分布特点。图3－7所示即为1948年日本福井地震时，通过各地地震仪记录资料所得的P波初动象限分布图。震源断层发动地震时，不同地区P波初动方向呈现压缩和拉伸有观律的分布。这种现象可用震源错动的单力偶和双力偶模式来解释。

有力偶作用的震源断层，当它突然错动时，断层的两盘，在错动前进方向上的介质受到推挤，即产生压缩波，以“+”号表示；而在相反方向上的介质受到拉伸，则产生膨胀波，以“－”号表示。压缩波与膨胀波的分界面叫节面，节面与地面或震源球面的交线就叫节线。一次地震的发生，就有两条互成正交的P波节线，其中一条节线与断层线相符，是为断层面节线；另一条则为辅助面节线。两条节线分成了四个象限，在相对的象限中有相同的P波初动符号，而相邻的象限中P波初动符号相反。这就是单力偶震源机制模式(图3－8a)。而双力偶震源机制模式更能反映出P波初动分布的实际情况，即两节线上均有力偶作用，但错动方向相反，一为左旋另一为右旋。由它们

合成的最大、最小主应力(和)分别为压应力和拉应力，作用方向与两节线夹角平分线一致。显然，这两条节线也就是一对共轭剪切面。其中之一为震源断层(图3－8b)。但是究竟二者之中哪一个是地震断层面，单靠震源机制是不能断定的，必须根据震中区地质结构、地表错断方向和等震线的长轴方向等才能判定。

图3－71948年日本福井地震的P波初动象限分布

图3－8震源机制模式

(上图为平面)

a－单力偶模式；b－双力偶模式

以上讨论的是P波在水平面内呈正四象限分布的特例；也即、水平方向，而铅直方向。显然，震源断层为平推断层(图3

－9左图)。如果铅直方向，而、水平方向时，震源断层为正断层，P波初动在赤平投影图上中间为拉两侧为推(图3－9中图)。

如果铅直，、水平方向时，震源断层为逆断层，P波初动在赤平投影图上中间为推两侧为拉(图3－9右图)。它们都呈有规则的象限分布。但是，通常的情况是主应力与水平及铅直方向都有一定的夹角，即震源断层是斜向错动的，既有水平矢量亦有铅直矢量。此时P 波初动呈不规则的象限分布。这种通过赤平投影图表示P波初动的图解，就称为震源机制断层面解。发生一次地震，通过许多台站的P 波初动资料就可用电子计算机计算出两个最适宜的节面，再以赤平投影图得如震源机制断层面解。图13－10所示为我国某些地震的震源机制解。

图3－9中间、最大、最小主应力为垂直方向时的震源机制断层面

解

由以上讨论可知，震源机制解能表示出震源断层的类型、断层面走向和地应力场的情况。大区域内大量震源机制解的资料还可用以判定区域构造应力状态。

2.震源参数

震源参数可通过多种途径求解。上述的震源机制断层面解，就是通过地震波的特征求解震源参数的一种途径。下面介绍其它的求解途径。

(1)等震线的几何特征由宏观烈度调查所得的等震线图来求解震源断层面的走向和倾向是最为可靠的。等震线图上最内一根等震线的长轴方向就是震源断层面的走向。例如1970年1月5日云南通海

M7.7地震时，其最内等震线的长轴方向既与地面地震断裂带走向一致，也与由地震波求得的一个断层面解一致(图3－10)。根据等震线的形态还可求解震源断层的倾向。当极震区两侧的等震线基本对称时，则断层面近乎直立。而等震线不对称时，断层面则向波及得宽的那个方向倾斜；不对称性愈显著，说明断层面愈缓。1556年陕西关中大地震的等震线向北波及很宽，而向南则衰减很快，说明震源:断层面是向北倾斜的(图3－10)。但是，等震线的不对称性还与地震波传播介质的性质有关，故在运用这方面资料时需慎重。由于等震线资料本身比较粗略，断层面的倾角是难以准确求得的。

图3－101970年通海地震的等震线图

图3－11 1556年关中大地震等震线图

(2)地表地震断层和裂缝带一般认为大地震时在地面产生的地震断层和形变带的方向代表了震源断层面的走向。1973年2月6日四川炉霍M7.9地震时，地面上出现的地震断裂带走向为N55°W，由P波初动所求得的震源断层面走向为N65oW，二者基本一致。若地表断层错动很明显时，可反映震源断层的错动性质(平推抑或倾滑)和错动方向。还可根据地表最长断层长度与地震震级之间所建立的经验关系式(1－1式)，近似求出震源断层的长度。此外，也还可根据地表最大位移与地震震级间所建立的经验关系式，近似求出震源断层的错动幅度：

(3－3)

式中：D为震源断层的错动幅度(cm)；M为MS震级。

(3)大地测量资料一般是由地震前后大地测量资料对比来推求

某些震源参数。如震源断层的走向可根据地面沉陷带的延伸方向或升降交界带的延伸方向求得；断层两盘相对错动的方向、幅度及错动类型，可根据地震前后水准测量和三角测量资料求得。如果要比较定量地推求震源参数，则应借助于静力弹性位错理论。

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