Fokusmechanismus - Focal mechanism
Der fokale Mechanismus eines Erdbebens beschreibt die Verformung in der Quellregion , die die seismischen Wellen erzeugt . Im Falle eines Fehlers -bezogene Ereignis bezieht er sich auf die Orientierung der Verwerfungsebene , die dem Schlupf und schlüpfte Vektor und wird auch als eine bekannte Fehlerebene Lösung . Fokale Mechanismen werden aus einer Lösung des Momenttensors für das Erdbeben abgeleitet, der selbst durch eine Analyse der beobachteten seismischen Wellenformen geschätzt wird. Der Fokusmechanismus kann aus der Beobachtung des Musters der "ersten Bewegungen" abgeleitet werden, dh ob die ersten eintreffenden P-Wellen auf- oder abbrechen. Diese Methode wurde verwendet, bevor Wellenformen digital aufgezeichnet und analysiert wurden, und diese Methode wird immer noch für Erdbeben verwendet, die für eine einfache Momenttensorlösung zu klein sind. Fokale Mechanismen werden heute hauptsächlich durch halbautomatische Analyse der aufgezeichneten Wellenformen abgeleitet.
Momenttensor-Lösungen
Die Momententensorlösung wird typischerweise grafisch in einem sogenannten Beachball- Diagramm dargestellt. Das Energiemuster, das während eines Erdbebens mit einer einzigen Bewegungsrichtung auf einer einzelnen Verwerfungsebene abgestrahlt wird, kann als Doppelpaar modelliert werden , das mathematisch als Spezialfall eines Tensors zweiter Ordnung (ähnlich denen für Spannung und Dehnung ) bekannt ist als Momententensor.
Erdbeben, die nicht durch Verwerfungsbewegungen verursacht werden, haben ganz andere Muster der Energiestrahlung. Im Fall einer unterirdischen nuklearen Explosion zum Beispiel ist der seismische Momenttensor isotrop und dieser Unterschied ermöglicht es, solche Explosionen leicht von ihrer seismischen Reaktion zu unterscheiden. Dies ist ein wichtiger Teil der Überwachung zur Unterscheidung zwischen Erdbeben und Explosionen für den umfassenden Testverbotsvertrag .
Grafische Darstellung ("Beachball-Plot")
Die Daten für ein Erdbeben werden unter Verwendung einer stereographischen Projektion der unteren Hemisphäre aufgetragen . Der Azimut und der Startwinkel werden verwendet, um die Position einer einzelnen seismischen Aufzeichnung darzustellen. Der Startwinkel ist der Winkel von der Vertikalen einer seismischen Strahlung, wenn sie aus dem Erdbebenherd austritt. Diese Winkel werden aus einem Standardtabellensatz berechnet, der die Beziehung zwischen dem Startwinkel und der Entfernung zwischen dem Fokus und der Beobachtungsstation beschreibt. Konventionell werden gefüllte Symbole verwendet, um Daten von Stationen zu zeichnen, bei denen die erste aufgezeichnete Bewegung der P-Welle nach oben war (eine Druckwelle), hohle Symbole für nach unten (eine Spannungswelle), mit Punkten für Stationen, deren Ankünfte zu schwach sind, um einen Sinn zu erhalten der Bewegung. Wenn es genügend Beobachtungen gibt, kann man zwei gut eingeschränkte orthogonale Großkreise zeichnen , die die Kompressions- von den Spannungsbeobachtungen trennen, und dies sind die Knotenebenen. Beobachtungen von Stationen ohne eindeutige Erstbewegung liegen normalerweise in der Nähe dieser Ebenen. Konventionell sind die Kompressions-Quadranten farbig gefüllt und die Zug-Quadranten weiß belassen. Die beiden Knotenebenen schneiden sich auf der N (Neutral)-Achse. Auch die P- und T-Achsen werden oft aufgetragen; mit der N-Achse stimmen diese drei Richtungen jeweils mit den Richtungen der maximalen, minimalen und mittleren Hauptdruckspannungen überein, die mit dem Erdbeben verbunden sind. In der Mitte des weißen Segments ist die P-Achse eingezeichnet, die T-Achse in der Mitte des farbgefüllten Segments.
Die für das Erdbeben verantwortliche Verwerfungsebene liegt parallel zu einer der Knotenebenen, die andere wird als Hilfsebene bezeichnet. Es ist nicht möglich, allein aus einem Fokusmechanismus zu bestimmen, welche der Knotenebenen tatsächlich die Verwerfungsebene ist. Dazu sind andere geologische oder geophysikalische Beweise erforderlich, um die Mehrdeutigkeit zu beseitigen. Der Gleitvektor, der die Bewegungsrichtung einer Seite der Verwerfung relativ zur anderen ist, liegt innerhalb der Verwerfungsebene, 90 Grad von der N-Achse.
Um ein Beispiel zu geben, beim Erdbeben im Indischen Ozean 2004 ergibt die Momenttensor-Lösung zwei Knotenebenen, eine mit 6 Grad nach Nordosten und eine mit 84 Grad nach Südwesten einfallende. In diesem Fall kann das Erdbeben sicher mit der flach nach Nordosten einfallenden Ebene in Verbindung gebracht werden, da dies die Ausrichtung der abtauchenden Platte ist, die durch historische Erdbebenstandorte und plattentektonische Modelle definiert wurde.
Lösungen für Verwerfungsebenen sind nützlich, um die Art der Verwerfung in seismogenen Volumen in Tiefen zu definieren, für die kein Oberflächenausdruck der Verwerfungsebene existiert oder wo die Verwerfungsspur von einem Ozean bedeckt ist. Ein sehr einfaches Beispiel für einen erfolgreichen Test der Hypothese der Ausbreitung des Meeresbodens war der Nachweis, dass das Bewegungsgefühl entlang ozeanischer Transformationsverwerfungen entgegengesetzt zu dem ist, was bei der klassischen geologischen Interpretation der versetzten ozeanischen Rücken erwartet würde. Dies wurde durch die Konstruktion von Verwerfungsebenenlösungen von Erdbeben in ozeanischen Verwerfungen erreicht, die Beachball-Plots der Natur des Streichens zeigten (siehe Abbildungen), mit einer Knotenebene parallel zur Verwerfung und der Verschiebung in die Richtung, die für die Idee der Meeresbodenausbreitung erforderlich ist von den Graten.
Verwerfungsebenenlösungen spielten auch eine Schlüsselrolle bei der Entdeckung, dass die tiefen Erdbebenzonen in einigen abtauchenden Platten unter Druck stehen, andere unter Zug.
Beachball-Rechner
Zur Vorbereitung von Focal Mechanism Solutions (FMS) stehen mehrere Programme zur Verfügung. Zur Erstellung der Beachball-Diagramme steht BBC, eine MATLAB- basierte Toolbox, zur Verfügung. Diese Software zeichnet die ersten Bewegungspolaritätsdaten auf, wenn sie an verschiedenen Stationen ankommen. Kompression und Dilatation werden per Maushilfe getrennt. Ein endgültiges Diagramm wird automatisch erstellt.
Siehe auch
Verweise
Externe Links
- Fokale Mechanismen – United States Geological Survey
- Eine Einführung zu Fokalmechanismus-Lösungen für Geologen – Baylor University
- Focal Mechanisms – Fehlerparameter eingeben und ein „Beachball“-Diagramm wird erstellt
- Fokale Mechanismen erklärt: Was sind diese „Strandbälle“? – IRIS-Konsortium