地震學(xué)科普之窗（十）震源機(jī)制＊

大木圣子

（東京大學(xué)地震研究所）

地震學(xué)科普之窗（十）震源機(jī)制＊

大木圣子

（東京大學(xué)地震研究所）

一發(fā)生地震，萊助教的電話就會(huì)響個(gè)不停，“請(qǐng)問，這里發(fā)生地震的背景是什么？”“是什么原因引發(fā)的這次地震？”“這次地震的特點(diǎn)是什么？”她在一一回答著這些問題。

1 震源機(jī)制圖

萊助教說到震源機(jī)制就是逆斷層了。我認(rèn)為它清楚地反映了周圍的大地構(gòu)造。由于該地區(qū)是受板塊推擠作用力的地方，所以，估計(jì)是逆斷層。即便我們根據(jù)地震波分析得出的震源機(jī)制也會(huì)是這樣的?？梢哉f是與太平洋板塊俯沖有關(guān)的地震吧。

按照地震后的報(bào)道說，地震本身就是斷層的劇烈走滑運(yùn)動(dòng)［見《國際地震動(dòng)態(tài)》2011年第9期的地震學(xué)科普之窗（二）］，是相互推擠時(shí)形成的逆斷層［見《國際地震動(dòng)態(tài)》2012年第2期的地震學(xué)科普之窗（七）］。但是，萊助教正在看著的圖究竟是什么圖呢？圓被分別涂成黑色和白色，就像一個(gè)半球圖。

萊助教大地君也開始關(guān)注震源機(jī)制方面的知識(shí)了嗎？

大地君看這個(gè)半球般的圖就知道震源機(jī)制了嗎？

萊助教是的，根椐它就可以知道斷層在施加著怎樣的力。這個(gè)半球是一種把三維分布的力用二維平面的方式表示出來的方法。掌握了要領(lǐng)馬上就會(huì)明白的。

萊助教畫出了斷層側(cè)面與嵌入斷層的半球圖（圖1）。

圖1

萊助教地震的確是在斷層發(fā)生的，從巨大的整個(gè)地球看的話，這個(gè)斷層還是非常小的區(qū)域，所以，關(guān)于施加在斷層上的力，就用這種小球來研究。逆斷層會(huì)是怎樣的力場(chǎng)？

大地君是一種相互推擠的力。在這個(gè)圖中，右側(cè)部分會(huì)隆起（圖2 a）。

萊助教正是這樣。通常我們畫球的時(shí)候，把來自周圍推擠的部分用白色表示，相反，把從周圍拉伸的部分用黑色或紅色表示。

大地君圖2 b是正斷層吧，是從兩側(cè)拉伸的力作用下產(chǎn)生的類型的地震。圖2 c是走滑斷層，是同時(shí)具有推擠和拉伸力場(chǎng)的嗎？

圖2

萊助教把這些投影到平面上表示的就是在半球上方畫出的球形體，被稱之為震源機(jī)制解或者說是發(fā)震機(jī)制解。

2 P波的推擠拉伸

大地君不過，等一下，這么說，發(fā)生地震我們獲得信息，只限于震源在地表有明確的表示，是從觀測(cè)到的地震波知道的。只要根據(jù)地震波數(shù)據(jù)，就能得出這個(gè)球形體嗎？

萊助教你注意到了關(guān)鍵點(diǎn)了。因?yàn)槲覀兪褂玫氖荘波的初始部分，是可以獲得震源機(jī)制的球形圖的。P波是推擠拉伸的波呀。

大地君知道了。與地震波前進(jìn)方向平行震動(dòng)那樣的波，也就是既壓縮又拉伸的震動(dòng)波。

萊助教在各地的觀測(cè)點(diǎn)，都有P波由壓縮波到來和由膨脹波到來的情況。

大地君通常來說是這樣的。我們只是考慮了壓縮波的情況，但的確應(yīng)該是壓縮和拉伸都有的。

萊助教那么，認(rèn)為是P波推擠到達(dá)某個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的，它又不斷地返回地下，一返回到震源，可知它就是由震源的半球拉伸的力引發(fā)的地震（圖3）。

大地君的確是這樣。即使P波拉伸作用到達(dá)后，同樣也返回到震源去，就形成震源的半球從周圍推擠過來的場(chǎng)。

萊助教是的。這樣全部觀測(cè)點(diǎn)的P波的推擠拉抻都回到了半球上，于是，我們就知道施加在半球上的力場(chǎng)了。

3 新堂教授的簡(jiǎn)單提問：震源機(jī)制的兩個(gè)方面

新堂教授大地君也正式踏入地震學(xué)門檻了，是不是已經(jīng)是高手啦。

大地君謝謝您的夸獎(jiǎng)。我是關(guān)心前輩們關(guān)于震源機(jī)制方面的討論，所以就加入進(jìn)來了。

新堂教授那么，我要出難題了。這次學(xué)習(xí)出現(xiàn)的半球各自都有兩個(gè)面。圖中白色和黑色交錯(cuò)的面大概也有兩個(gè)面吧。

大地君就說圖2吧。（a）和（b）中分別是向右斜下和左斜下切開半球的面，（c）中是縱向十字切半球的這樣兩面。

新堂教授是的。當(dāng)我們根據(jù)觀測(cè)到的地震波制作震源機(jī)制的半球時(shí)，哪個(gè)面是斷層面呢？你知道該怎樣做嗎？

大地君嗯。在根據(jù)P波推擠拉伸制作

圖3

大地君的學(xué)習(xí)筆記

震源機(jī)制

●可以根據(jù)觀測(cè)到的P波初動(dòng)（最初的推擠拉伸）分布獲得。

●由于表示的是施加在斷層上的力場(chǎng)，所以，大多都反映著該區(qū)域的大地構(gòu)造。的震源機(jī)制中，不管哪個(gè)都不能成為斷層面的信息。

新堂教授再難一點(diǎn)的問題。如果一個(gè)對(duì)應(yīng)真實(shí)的斷層面的話，還有一個(gè)假設(shè)的面，這究竟有什么意義呢？

大地君我完全不懂了，認(rèn)輸。

新堂教授首先，正像大地君說的那樣，光靠P波的推擠拉伸，無法斷定哪個(gè)是斷層面，要確定斷層面，必須研究余震分布，發(fā)現(xiàn)地表的隆起。

大地君是嗎？余震和主震同樣都是在斷層面內(nèi)發(fā)生的，能夠準(zhǔn)確找到余震震源位置，是不是就能發(fā)現(xiàn)斷層面了呢？

新堂教授正是如此。沒有對(duì)應(yīng)真實(shí)斷層的“假設(shè)斷層面”有什么意義呢？發(fā)生地震，斷層在地面下急劇地活動(dòng)的話，對(duì)地球來說，是以一種讓其不停旋轉(zhuǎn)的力的作用。

大地君不停旋轉(zhuǎn)？完全不懂了。

新堂教授哈哈，是這樣的。好吧，簡(jiǎn)單說，圖2 a中是右側(cè)隆起的，但地球借勢(shì)會(huì)受到逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力。

大地君也就是說，斷層面周圍由于斷層的活動(dòng)，半球上側(cè)面會(huì)受到稍稍靠左方向、下側(cè)會(huì)受到稍稍靠右方向的力的作用，結(jié)果會(huì)形成逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)?？梢赃@樣理解嗎？

新堂教授是的。然而，實(shí)際的地球，即便發(fā)生地震也是不會(huì)旋轉(zhuǎn)的。旋轉(zhuǎn)也是一種運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)該運(yùn)動(dòng)的不運(yùn)動(dòng)了的時(shí)候，就應(yīng)該考慮是有看不見的力在作用著。這是物理學(xué)的法則。

大地君明白了。由于看不見的力產(chǎn)生的假設(shè)的斷層面就是另一個(gè)面吧。

新堂教授正是正是。你已經(jīng)入門了。還有假設(shè)面的問題是20世紀(jì)30年代，由日本的研究人員在世界上率先提出的。大地君大地君在思考著，震源機(jī)制反映板塊受到了怎樣的力的作用，亦即是，反映著大地構(gòu)造。為了解這個(gè)機(jī)制，必須觀測(cè)地震波。眾多的地震學(xué)者也在努力開發(fā)根據(jù)P波的初始推擠拉伸，使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)地迅速求得震源機(jī)制的系統(tǒng)。要把已經(jīng)學(xué)過的大地構(gòu)造學(xué)與地震發(fā)生緊密地結(jié)合起來。明白了為什么必須學(xué)習(xí)物理和數(shù)學(xué)，今后還要把常規(guī)教育的數(shù)學(xué)再好好學(xué)一遍呀。

摘譯自：地震本部ニュース.2011年2月號(hào)：8-11

原題：謎解き地震學(xué)震源メカニズム

網(wǎng)址：http：∥outreach.eri.u-tokyo.ac.jp／charade／

（北京市地震局 彭巖 譯；盧振恒 校）

（譯者電子信箱，彭巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

E；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.05.009

2012-01-19。