工程地震震源机制解
利用震源机制解走向判定地震影响场长轴方向
第45卷第1期2022年1月地震研究JOURNAL OF SEISMOLOGICAL RESEARCH Vol.45,No.1 Jan.,2022第1期徐志双等:利用震源机制解走向判定地震影响场长轴方向此手段绘制了2014年新疆于田7.3级、云南鲁甸6.5级地震震动图。
前人研究成果和近年来应急经验表明,基于震源机制解走向判别地震影响场长轴方向在一些震例中是切实可行的,即修正后的地震影响场长轴方向与实际调查的极震区长轴方向相符性较好。
然而,这一方法是否适用于所有震例,以及评估偏差是多少,目前尚未有系统性的研究成果。
鉴于此,本文选取19702020年145个M≥5.0破坏性历史地震,研究其震源机制解走向和极震区长轴方向之间的偏差,考察以震源机制解走向作为判别地震影响场长轴方向是否满足震后快速评估的需求。
地震发生后,由于震源机制解产出需要一定的等待时间(约震后30 min),是否可以借鉴活动断层数据库使用方法,在震前准备好历史地震震源机制解走向数据库,震时直接读取震中附近历史强震震源机制解走向作为地震影响场长轴方向?为了检验该方法的可行性,本文对20102020年等震线长轴方向明显的50个强震及距震中最近的历史强震震源机制解走向与极震区长轴方向差值进行了统计研究。
1研究资料选取和震例分析震源机制解一般包含走向(φS)、倾角(δ)和滑动角(λ)3个参数,走向和倾角是断层的几何参数,描述发震断层的产状;滑动角是断层的运动参数,表示断层面上的滑动方向。
根据滑动角的不同,可将断层分为走滑-近走滑型(λ接近0°或±180°)、正断-近正断型(λ接近-90°)、逆断-近逆断型(λ接近90°)和其他类型(λ为其他值)。
本文以19702020年在中国大陆发生的破坏性地震为研究对象,整理了震源机制解和等震线资料齐全、等震线具有明显方向性的145个地震,历史地震空间分布如图1所示,除1980年2月14日新疆叶城5.8级地震震源深度达90km外,其余地震均为浅源地震。
基于震源机制解的分区地震烈度衰减关系研究
基于震源机制解的分区地震烈度衰减关系研究郑韵;姜立新;杨天青;刘杰【摘要】根据中国大陆构造应力场分区,本文拟合不同震源机制解的烈度衰减关系,收集了我国西部198次5.0级以上震例,共419条的等震线记录;东部47次5.0级以上震例,共84条等震线记录,采用椭圆模型进行衰减关系拟合,得到了地震烈度随震级和长短轴长度的衰减关系.文章初步分析了几种震源机制地震烈度衰减规律的差异,以西部地区为例,对比了西部走滑型、逆断型烈度衰减关系和汪素云西部衰减关系与实际值之间的差距.本文研究结果表明,区分发震方式的烈度衰减关系长短轴可以作为应急地震影响场的修正因子,在震后几小时得到震源机制解时,对烈度圈长短轴进行初步修正.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2016(011)002【总页数】11页(P349-359)【关键词】烈度衰减关系;震源机制解;构造应力场分区【作者】郑韵;姜立新;杨天青;刘杰【作者单位】福建省地震局,福州350003;中国地震台网中心,北京100045;中国地震台网中心,北京100045;中国地震台网中心,北京100045【正文语种】中文郑韵，姜立新，杨天青，刘杰，2016.基于震源机制解的分区地震烈度衰减关系研究.震灾防御技术，11（2）：349—359. doi：10.11899/zzfy20160218地震烈度衰减关系在抗震设防和震后烈度快速评估等工作中，具有重要的实际意义。
我国幅员辽阔，地质结构复杂，很多研究者已对不同地区、不同地质构造环境的地震烈度衰减关系进行了研究，得出了适用于各个地区的统计关系。
汪素云等（2000）将中国分为东、西部两个区，建立了分区的烈度衰减关系；有些研究人员考虑了地质构造环境和震害分布特点，将川滇地区分为西南地区和盆地地区，分别确定了烈度衰减规律（雷建成等，2007；孙继浩等，2011）；谭明等（2011）分不同时段和区域，得到了符合新疆地区的衰减关系。
震源机制解的基本概念及图形解释
震源机制解图形解释
• 倾向与倾角
节面凸向哪方，即倾向哪方（下半球投影有效） 节面越弯越靠近边缘，倾角越缓（最小0°） 节面越直越靠近中央，倾角越陡（最大90°）
震源机制解图形解释
• 力轴与错动类型
约定：沙滩求白色部分为拉张区，初动向下，为P轴所在区 域；深色部分为压缩区，初动向上，为T轴所在区域 力轴位于各象限的中心部位，并在对称象限成对出现 两个节面相交的位置为B轴 当P轴位于沙滩球中心，错动类型为正断层；当T轴位于中心， 为逆断层；当B轴位于中心，为走滑类型
震源机制解的基本概念 及图形解释
Source Parameters
• 震源 (纬度, 经度, 深度) • 发震时刻 (初始破裂时间) • 震级(地震大小度量) • 断层类型 (震源机制解) • 断层尺度 (长度,宽度 ,位错) • 地震矩 (地震大小度量) • 应力降(剪切应力改变量) • 震源过程 (破裂过程)
Right-lateral strike slip faulting 右旋走滑
走滑断层——九寨沟M7地震
Reverse faulting 逆断层
上盘
下盘
上盘在水平向构造应力的作用下上升，下盘相对下降。
逆断层——汶川地震
Normal faulting 正断层
下盘
上盘
上盘在重力作用下下降，下盘相对上升。
Surface rupture in 1999 Taiwan, Chi-Chi earthquake (Taken by Prof. Abe, the University of Tokyo)
Stritrike slip faulting 左旋走滑
Why source mechanism?
The source mechanism also guide you in the state of the tectonic stress field and location of the week zone (fault zone).
震源机制解
（°）
40.90
40.44 40.40 39.69 40.16 40.83 40.64 39.59 39.96 40.37 39.66 40.10 40.08 40.94 41.19 47.85 45.54 60.94
地心
F — 震源；O — 震中；S1, S2, … , Sn — 观测点
近震射线、远震射线与投影球面的关系
S2 O S3 S4 S1
至…
远震射线
近震射线
F
至 Sn-1
至 S5
至 Sn
近震射线大多穿过上半球面，远震射线多数穿过下半球面
上半球射线的投影方法
N
S1 上半球射线 i1
W S1′ S N S2′
辐射图案与各个方位上地震波波形的对应关系
Hale Waihona Puke 0°y0°30°
60°
90° 90° 120°
270°
x
180°
150° 180°
倾斜节面（断层面）与水平面的交切
节面 a、b 将两者的法 平面分割为四个象限。 P波初动在法平面内呈 对称的四象限分布。
节面 a、b 倾斜正交
a
c b
c
b
节面 a、b 与平面 c 相 交，将平面 c 划分为四 部分，P波初动在水平 面内也呈对称分布。
－Pn
＋Pn －Pn Pn ＋Pg Pg ＋Pg ＋Pn ＋Pn ＋Pg －Pg －Pg －Pg －P －P －P －P ＋P
地震震源机制与构造应力场演化的时空关联研究
地震震源机制与构造应力场演化的时空关联研究地震是地球内部能量释放的一种现象，研究地震的震源机制和构造应力场演化对于理解地球的内部运动和地震灾害预测具有重要意义。
本文将探讨地震震源机制与构造应力场演化的时空关联，分析地震与构造应力场相互作用的关系。
一、地震震源机制地震震源机制是指地震发生时断层的滑动类型和方向。
地震震源机制的研究可以揭示地壳微观应力和变形的特征，从而帮助科学家理解地震的成因和发展趋势。
通过使用地震仪器记录地震波，地震学家可以推测地震发生时断层的滑动情况。
根据震源机制，地震可以分为正断层震和逆断层震，也可以确定断层的滑动面和运动方向。
二、构造应力场演化构造应力场是指地壳中的应力分布情况。
地壳的构造应力来源于板块运动、重力和岩石变形等因素。
构造应力场的研究可以帮助科学家预测地震活动的地点和强度。
构造应力场的演化与地震的产生和发展密切相关。
随着地壳的变形，构造应力场会发生变化，进而影响地震的发生。
三、地震震源机制与构造应力场演化的关系地震震源机制与构造应力场演化之间存在着紧密的关联。
首先，地震的发生会导致应力场的重新分布。
当地震发生时，断层上原先积累的应力得到释放，周围的应力会重新分布。
这种应力分布的再调整可能会引发附近的断层发生滑动，从而引发更多的地震。
其次，构造应力场的演化也会影响地震的发生。
当地壳受到应力的作用时，对断层的应力状态会有所改变。
如果构造应力场的演化给予断层足够的应力，就会促使地震的发生。
四、地震震源机制与构造应力场演化的时空关联地震震源机制与构造应力场演化具有明显的时空关联。
首先，在时间上，地震的发生和构造应力场的演化是连续进行的。
地壳中的构造应力在演化过程中会不断积累，最终导致地震的发生。
其次，在空间上，地震一般发生在构造应力场较大的区域。
这是因为构造应力场较大意味着断层上的应力积累相对较高，容易引发断层滑动和地震。
综上所述，地震震源机制与构造应力场演化之间存在着密切的时空关联。
张家口地区近年中小地震震源机制解及应力场反演
地 震EARTHQUAKE 第39卷第1期2019年1月Vol. 39, No. 1Jan., 2019张家口地区近年中小地震震源机制解及应力场反演**收稿日期：2017-09-28；修改回日期：201740-09基金项目：河北省地縄局地纔科技星火计划项目"晋冀蒙交界地区典型盆地孕震动力学模型构建(DZ20160621076)"作者简介：王曰风(1974-).男.甘肃民勤人.高级工程师.主要从事地震学和地霍分析预测综合研究等工作王曰风，张秀萍，李峰，马利军，宋晓煜，刘燕翔，张珊珊(河北省地震局张家口中心台，河北 张家口 075000)摘要：利用垂直向Pg 和Sg 波最大振幅比方法.计算得到张家口地区2007 -2015年发生的中小地震震源机制解；通过系统聚类分析.研究震源机制分布特征与断裂活动的关系.并采用网格搜索法对张家口地区的现今地壳应力场进行反演.得到了较为精确的张家口地区的构造应力场。
结果表明：主压应力轴的走向范围：211°〜223°.即N E —SW 向；主张应力轴的走向范围：323°〜332°,即NNW -SSE 向，P 轴、T 轴都近于水平；两组节面的走向分别为N18°E 向和近EW 向(N83°E),破裂以水平走滑为主。
关键词：震源机制；系统聚类分析；网格搜索法；构造应力场；张家口地区中图分类号:P315. 7 文献标识码：A 文章编号:1000-3274(2019)01-0011-09引言地震是由于地球内部的岩体受到构造应力的作用，导致岩体突然断裂错动的结果。
目 前研究地壳应力状态较为可行并普遍采用的途径是通过测定大量的中、小地震的震源机制 解来分析研究发震断层的力学性质和动力学特征，大量的中、小地震的震源机制解的优势 结果可以反映区域构造应力场的特征。
20世纪80年代以来，梁尚鸿等⑴提出利用Pg 、Sg 最大振幅比资料反演中小地震的震源机制参数的方法，该方法利用区域台网地震仪垂直向 记录的Pg 、Sg 振幅比资料计算震源机制解.因其具有精度高、需要的记录资料量少等优点 而受到广泛应用.胡新亮等⑷还对本方法计算的震源机制解的可靠性进行全面深入分析. 经过实例对比分析•证实了利用区域地震台网Pg 、Sg 振幅比资料求得震源机制解的可靠 性。
arcgis画震源机制解
arcgis画震源机制解
在实际地震工作中，有时需要绘制震源机制球（沙滩
球,BEACHBALL）。
为此，编制了一个ARCGISPYTHON脚本工具，可用于绘制SHAPEFILE格式的震源机制球。
图为利用该工具绘制的震源机制球。
由于球体为SHAPEFILE格式，不会产生不清晰的问题，并能叠加到任何地理底图上。
该工具需要准备的数据为包含震级，走向，倾角，滑动角（皆为数值属性）的ArcMap地震目录（SHAPEFILE点要素），工具可一次性批量绘出所有震源球。
1.修正了一个浮点截断误差造成ACOS函数超域的Bug；
2.增加了一个光滑度选项；
3.增加震源球与震中不叠压选项。
修正了一个与不同小数点格式相关的Bug.
1.增加了一个新的震源球叠压模式选项
2.提高了震源球分离速度。
v2.1版主要变化
1.提升震源球分离速度。
2.震源球要素坐标范围有效性检查
3.震源机制解参数有效性检查
4.空震源点(点数与表记录数不匹配)检查
5.其它细节变更。
乌鲁木齐地区中小地震震源机制解及构造应力场
关键词 ： 中小 地 震 ； 源机 制解 ； 造 应 力 场 ； 源 断 错 性 质 ；乌鲁 木 齐 地 区 、 震 构 震
中图 分 类 号 ： ３５ ７ Ｐ １ ． 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０３ ７ （０ ７ ０～０ ９０ １ ０—２ ４ ２０ ）３０ ８—８
引 言
＊
收 稿 日期 ： ０ ７０ ～５ 修 改 回 日期 ：２０ —２１ ２ ０ —１１ ； ０７０ —３ 基 金 项 目：乌 鲁 木 齐 城 市 活 断层 探 测 项 目子 专 题 作 者 简 介 ：龙 海 英 （ ９ ３） １ ７一 ，女 ，四 川仪 陇人 ，副 研究 员 ，１９ 年 获 得 硕 士 学 位 ， 要 从事 地震 综 合 分 析 预 报 等研 ９９ 主
（ 新疆 维 吾 尔 自治 区地 震 局 ， 疆 乌 鲁 木齐 新 ８ ０ ｔ） ３ ０ １
摘 要 ： 要 对 乌 鲁 木 齐地 区 中小 地 震 震 源 机 制 解 及 构 造 应 力 场 进 行 分 析 。结 果 表 明 ，乌 鲁 木 齐 主 地 区 中等 地 震 震 源 断 错 性 质 主 要 以 倾 滑 逆 断 层 为 主 ， 震 破 裂 面 与 其 附 近 构 造 走 向基 本 一 致 ， 地 主 压 应力 Ｐ 轴 方 向 为 Ｎ 向或 近 ＮＳ向 ； 鲁 木 齐 地 区 小 地 震 的 震 源 断错 性 质 表现 出一 定 的 区 Ｅ 乌 域 性 ，破裂 面 以 近 Ｅ 向为 主 ，主压 应 力 Ｐ 轴 方 向 近 ＮＳ向 ， 有 部 分 Ｎ 向 或 者 Ｎ 向 。显 Ｗ 兼 Ｅ Ｗ 示 出 小 地 震 的 发 生 既 受 局 部 地质 构造 的影 响 ， 受 区域 构 造 应 力 场 的 影 响 。 也
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c b
c
b
平面 c 水平
a
节面 a、b 与平面 c 相 交，将平面 c 划分为四 部分，P波初动在水平 面内也呈对称分布。
工程地震导论
震源机制解
–震源机制的涵义 –断层破裂震源参数 –震源模型 –震源球面 – 赤平投影原理 – P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
震源球面
O
地面
＋
－
F － 震源球
Sn
地心
M—莫氏面 C—康氏面
F — 震源；O — 震中；S1, S2, … , Sn — 观测点
震源球面与地震射线的关系
近震射线、远震射线与投影球面的关系
S2
S1
O
S3
S4
至…
远震射线
至 Sn-1
近震射线
F
至 S5
至 Sn
近震射线大多穿过上半球面，远震射线多数穿过下半球面
工程地震导论
震源机制解
– 震源应力场
力轴（压力轴 P、拉力轴 T、中性轴 N）产状 震前应力 0、震后应力 1 应力降 = (0 1)/2 平均应力 m = (0 +1)/2 视应力 s = m
– 地震矩 M0 = A Dm （ ：断裂岩体剪切模量）
工程地震导论
震源机制解
–震源机制的涵义 –断层破裂震源参数 –震源模型 –震源球面 – 赤平投影原理 – P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
d
赤平面
180°
走向
S
— 平面的持平投影：大圆弧
l — 直线的持平投影：点
90° E
di r cos
倾向
di
d 倾向地震导论
震源机制解
–震源机制的涵义 –断层破裂震源参数 –震源模型 –震源球面 – 赤平投影原理 – P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
–震源机制的涵义 –断层破裂震源参数 –震源模型 –震源球面 – 赤平投影原理 – P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
赤平投影原理
U 上极点
N n 上半球
赤平面
W
赤道
下半球
S
投影球
下极点 D
下半球投影
E
直线的投影
l
平面的投影
直线和平面的赤平投影
赤平投影原理
投影结果
N
走向
0°
的法线
l W 270°
断层破裂震源参数
几何参数
– 节面（断面）产状 – 断面尺度（断裂长度L、宽度 W 或半径 r）
运动学参数
– 破裂传播方向 – 破裂传播速度 vf – 断层错动历时 – 错距 D（最大错距 Dmax和平均错距 Dm ）
断层破裂震源参数
力学参数
– 地震能量
震源释放能量 E、地震波能量 EW 地震效率 = EW / E
y
P轴
0°
T轴
270°
90°
x
T轴
180°
P轴
双力偶源P波辐射图案 Ur = Asin2
y
P轴
0°
T轴
90°
270°
x
T轴
180°
P轴
双力偶源S波辐射图案 U = Bcos2
倾斜节面（断层面）与水平面的交切
节面 a、b 倾斜正交
a
节面 a、b 将两者的法 平面分割为四个象限。 P波初动在法平面内呈 对称的四象限分布。
– In the case of a fault-related event it refers to the orientation of the fault plane that slipped and the slip vector and is also known as a fault-plane solution.
震源机制的涵义
震源机制
– 震源区在地震发生时的力学过程。 – 震源断层面的方位和滑动矢量，亦称“断层解”。
Focal mechanism
– the inelastic deformation in the source region that generates the seismic waves.
震源模型 — 集 中 力 系 模 型
单力源 z y x y
x
单力偶源 z y x y
x
双力偶源 z y
x y
x
震源模型 — 集 中 力 系 模 型
270°
y
0°
90°
x
180°
单力源P波辐射图案 Ur = Acos
y
0°
90°
270°
x
180°
单力源S波辐射图案 U = Bsin
辐射图案与各个方位上地震波波形的对应关系
y
0°
270°
180°
0°
30°
60°
90°
x
90°
120°
150°
180°
震源模型 — 集 中 力 系 模 型
y
P轴
0°
T轴
270°
90°
x
T轴
180°
P轴
单力偶源P波辐射图案 Ur = Asin2
y
P轴
0°
T轴
90°
270°
x
T轴
180°
P轴
单力偶源S波辐射图案 U = Bsin2
震源模型 — 集 中 力 系 模 型
＋
F — 震源；O — 震中
剖面上断层错动与P波初动方向的分布
震源球面
P
S2
震源球 PO P
F
地面
P — 直达波
Pg — 康氏面首波
Pn — 莫氏面首 波 Pg
Pn
S1
震源到每一个观测点都有一条射线相连。 每条射线与震源球面都有一个交点。 震源球可以任意小到震源球包围的所有 射线均可视为直线。
Pn
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工程地震导论
震源机制解
–震源机制的涵义 –断层破裂震源参数 –震源模型 –震源球面 – 赤平投影原理 – P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
工程地震导论
中国地质大学（北京） 孙进忠
工程地震导论
绪论 地震和地震现象 地震活动性 震源机制解 场地地震效应 地震影响评价 场地工程地震勘察与评价
工程地震导论
震源机制解
工程地震导论
震源机制解
–震源机制的涵义 –断层破裂震源参数 –震源模型 –震源球面 – 赤平投影原理 – P波初动、震源节面和力轴的赤平投影
O
P
iP
近震直达波
iP
的离源角
震源球
F
Ah Av i P P
射
P
i P Av
线
Ah
P波初动位移图示
震源球
PO P
F
iPn iPn
地面
P iPg
g
iPg
首波的离源角
iPn
Pn
iPn
地心
M—莫氏面 C—康氏面
iPn
P波初动的赤平投影
将震源球面作为投影球，保留下半球投影。近震 射线反向延伸至下半球面。
将各个地震台站（观测点）与震源对应的射线按 直线投影到赤平面上。
台站投影参数
台站方位角： z
射线离源角： i （与射线的倾角互余） P 波初动方向： 向上 ，向下
P波初动、震源节面和力轴的赤平投影