震源機(jī)制解綜述

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1、震源機(jī)制解綜述1、引言地震學(xué)是一門(mén)以觀測(cè)資料為基礎(chǔ)的研究地震的成因及其規(guī)律已成為地震預(yù)報(bào)的一種重要手段，它的發(fā)展奠定了地震預(yù)報(bào)的物理基礎(chǔ)。地震震源和地震波傳播介質(zhì)的各種參數(shù)在強(qiáng)震前的變化早就被當(dāng)作地震預(yù)測(cè)的地震學(xué)前兆指標(biāo)，隨著地震預(yù)測(cè)的深入研究，以及我國(guó)“十五”臺(tái)站數(shù)字化改造的完成，我們?cè)谶M(jìn)一步研究地震時(shí)空強(qiáng)分布特征的同時(shí),加強(qiáng)對(duì)地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征的研究,從中提取震源，我們意識(shí)到加強(qiáng)對(duì)地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究，從中提取震源信息，對(duì)增強(qiáng)地震預(yù)測(cè)的物理基礎(chǔ)，提高地震預(yù)測(cè)的水平是十分必要的。地震

2、是地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，這種運(yùn)動(dòng)反映在地殼上，使得地殼產(chǎn)生破裂，促成了斷層的生成、發(fā)育和活動(dòng)。地震前后的地形變測(cè)量和地震波的觀測(cè)研究等結(jié)果確認(rèn)，天然構(gòu)造地震是地下巖層的突然錯(cuò)動(dòng)引起的。發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的巖層可稱(chēng)為地震斷層。斷層活動(dòng)誘發(fā)了地震，地震發(fā)生又促成了斷層的生成與發(fā)育，因此地震與斷層有密切聯(lián)系。地殼中的斷層密如織網(wǎng)。實(shí)際地震斷層的幾何形狀可能很復(fù)雜，但對(duì)多數(shù)地震，特別是小地震，作為初級(jí)近似，總體上可將地震看成是沿一個(gè)平面斷層發(fā)生的突然錯(cuò)動(dòng)引起的。2、前人對(duì)震源機(jī)制解的研究歷程地震震源處地球介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方

3、式。通常所說(shuō)的震源機(jī)制是狹義的，即專(zhuān)指研究構(gòu)造地震的機(jī)制而言。構(gòu)造地震的機(jī)制是震源處介質(zhì)的破裂和錯(cuò)動(dòng)。震源機(jī)制研究的內(nèi)容包括，確定地震斷層面的方位和巖體的錯(cuò)動(dòng)方向，研究震源處巖體的破裂和運(yùn)動(dòng)特征，以及這些特征和震源所輻射的地震波之間的關(guān)系。對(duì)地震震源的研究開(kāi)始于20世紀(jì)初葉。1910年提出的彈性回跳理論，首次明確表述了地震斷層成因的概念。在地震學(xué)的早期研究中，人們就已注意到P波到達(dá)時(shí)地面的初始振動(dòng)有時(shí)是向上的,有時(shí)是向下的。20世紀(jì)的10～20年代，許多地震學(xué)者在日本和歐洲的部分地區(qū)幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)，同一

4、次地震在不同地點(diǎn)的臺(tái)站記錄,所得的P波初動(dòng)方向具有四象限分布。日本的中野廣最早提出了震源的單力偶力系，第一次把斷層的彈性回跳理論和P波初動(dòng)的四象限分布聯(lián)系起來(lái)。此后，本多弘吉又提出雙力偶力系，事實(shí)證明它比單力偶力系更接近實(shí)際。美國(guó)的拜爾利(P.Byerly)發(fā)展了最初的震源機(jī)制求解法,1938年第一次利用P波初動(dòng)求出完整的地震斷層面解。3、斷層及斷層面參數(shù)3.1、斷層參數(shù)及分類(lèi)地震斷層通常用斷層的走向φS、傾角δ和滑動(dòng)角λ三個(gè)參數(shù)來(lái)描述（圖2.1）。按目前國(guó)際上常用的描述方法，這些參數(shù)的定義是：走向φ

5、S：斷層面與水平面交線的方向，但此交線有兩個(gè)方向，為唯一確定起見(jiàn)，按以下原則確定其中之一為斷層的走向：人沿走向看去，斷層上盤(pán)在右。走向用從正北順時(shí)針量至走向方向的角度φS來(lái)表示，0o≤φS<360°。傾角δ：斷層面與水平面的夾角。0o<δ≤90°。滑動(dòng)角λ：在斷層面上量度，從走向方向逆時(shí)針量至滑動(dòng)方向的角度為正，順時(shí)針量至滑動(dòng)方向的角度為負(fù)。滑動(dòng)方向指斷層上盤(pán)相對(duì)于下盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向。-180<λ≤180°。（仰角：力軸與水平面的夾角（小于90度）方位角：力軸在水平面上的投影線與北方向之間的夾角傾向：節(jié)面

6、的上表面的法線在水平面上的投影線與北方向之間的夾角，順時(shí)針量取。）走向φS和傾角δ是斷層的幾何參數(shù)，二者規(guī)定了斷層的產(chǎn)狀；滑動(dòng)角λ是斷層的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，由這一參數(shù)的具體數(shù)值，即可描述斷層的各種運(yùn)動(dòng)類(lèi)型（圖2.2）。有人用斷層的傾向代替走向，傾向指下盤(pán)斷層面向上的法線之水平投影的方向，傾向恒等于走向加90°。在地震學(xué)中，通常已較少用傾向描述地震斷層。按斷層節(jié)面滑動(dòng)角判定圖2.2滑動(dòng)角λ取不同數(shù)值所描述的斷層類(lèi)型3.2、斷層面上的錯(cuò)動(dòng)斷層滑動(dòng)是時(shí)間和空間的函數(shù)，斷層面上的錯(cuò)動(dòng)主要是平行于斷層面的剪切位錯(cuò)，描述

7、這些錯(cuò)動(dòng)的參數(shù)如下：（1）地震矩：將地震看成斷層面上的突然位錯(cuò)，則形成地震力矩，定義0M如下（2）地震能量：TE（3）應(yīng)力降：σ?（4）破裂速度：v3.3、震源模型震源機(jī)制解（又稱(chēng)地震機(jī)理）是指震源區(qū)地震發(fā)生時(shí)的力學(xué)過(guò)程。鑒于地震機(jī)理的研究尚處于探索階段，目前還屬于推斷性認(rèn)識(shí)，一般采用各種震源模型進(jìn)行解析，一種是點(diǎn)源模型，另一種是非點(diǎn)源模型。前者根據(jù)點(diǎn)源作用力的不同，又進(jìn)一步劃分為單力偶震源模型和雙力偶震源模型；非點(diǎn)源模型也劃分為有限移動(dòng)震源模型和位錯(cuò)震源模型兩種。以上震源模型，在分析求解后，提供兩組

8、力學(xué)參數(shù)，一組為斷層面走向、傾向和傾角；另一組為最大主應(yīng)力軸、最小主應(yīng)力軸和中等主應(yīng)力軸的方位和產(chǎn)狀。根據(jù)我國(guó)境內(nèi)150次地震震源機(jī)制解，P波初動(dòng)符號(hào)資料確定結(jié)果表明，大多數(shù)主壓應(yīng)力軸（P軸）和主張應(yīng)力軸都近水平（T軸），中等應(yīng)力軸近于直立。地震學(xué)的震源理論證明，在均勻彈性介質(zhì)中，若在一個(gè)小的平面斷層上發(fā)生一個(gè)突然的純剪切錯(cuò)動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生地震波輻射，這樣的剪切錯(cuò)動(dòng)震源產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)地震波與在震源處突然有一個(gè)雙力偶的作用產(chǎn)生的地震波相同。即剪切元位錯(cuò)震源與雙力偶